离子液体简介全解
离子液体基础与应用的最新进展
离子液体基础与应用的最新进展离子液体是指一种具有无定形性质的液态物质，其主要由阳离子和阴离子所组成。
这种颇具新奇的液体具备了高度的化学和热力学稳定性、高粘度、可调溶液性、非挥发性等优良性质，因而在材料学、化学、生物技术等领域应用广泛。
近年来，离子液体在整个科学领域得到广泛的关注和研究。
本文将着重介绍离子液体的形成及其性质，并着重阐述其在化工、电化学等领域中具有广泛的应用。
一、离子液体的形成及其性质离子液体是一种独特的液态物质。
其在室温下通常为液态，但其内部却既可容纳阳离子和阴离子，也可容纳小分子物质。
离子液体的形成是由于阴阳离子的独特物性所导致的。
由于其内部结构的不规则性质和特殊的相互作用力，离子液体表现出很多传统液态物质无法匹敌的性能。
离子液体性能的独特性质是其高度化学稳定性。
它不易在常规化学条件下进行退火，并且其热稳定性通常较传统有机溶剂要高出很多。
此外，在高温、高压以及强腐蚀介质的情况下，离子液体也表现出了非常显著的稳定性。
离子液体还具备高粘度和可调溶液性。
因为离子液体是由离子组成的，因此其粘度一般较高，而这就使得离子液体在某些特殊的应用场合下更为适合。
而可调溶液性又是离子液体的最大特点之一，这种溶液可以通过更换离子来实现其基础性质的改变。
二、离子液体在化工领域中的应用离子液体具有很好的溶解性，在化学催化、分离等方面有着广泛的应用。
像是利用离子液体可以很有效的提取出难分解物质，也可以用于分离、脱色、炼制等多种化学反应。
在合成化学研究中，离子液体还用于合成大型分子、催化反应、有机合成等。
三、离子液体在电化学领域中的应用离子液体还广泛用于电化学反应。
主要是因为离子液体不挥发、稳定和导电性超过大多数有机溶剂。
例如，用氧化铝和十六烷基三甲基氯化铵(LiCl)混合物制成的离子液体，用于蓄电池，其寿命是普通二次电池的许多倍。
此外，离子液体也可以用于电容器、电解质、电子器件等。
四、离子液体在生物技术领域中的应用近年来，离子液体在生物技术领域中的应用也受到了广泛关注，主要是因为其可以在生物学实验中替代消耗性溶剂，并且具有良好的生物相容性。
离子液体的应用综述 大全必看
离子液体的应用综述大全摘要:离子液体作为环境友好、“可设计性”溶剂正越来越多地受到关注。
已有的研究表明,离子液体具有独特的性能并有着十分广阔的应用前景。
该文在介绍离子液体特性的基础上,综述了其在有机合成、聚合反应、电化学、分离过程、新材料制备、生物技术等方面的应用。
关键词：离子液体；绿色溶剂；有机合成；聚合反应；电化学；分离过程离子液体是在室温或室温附近呈液态的由离子构成的物质,具有呈液态的温度区间大、溶解范围广、没有显著的蒸气压、良好的稳定性、极性较强且酸性可调、电化学窗口宽等许多优点,因此,它是继超临界CO2后的又一种极具吸引力的绿色溶剂,是传统挥发性溶剂的理想替代品。
离子液体的阳离子和阴离子可以有多种形式,可设计成为带有特定末端或具有一系列特定性质的基团。
因此，离子液体也被称为“designer solvents”,这就意味着它的性质可以通过对阳离子修饰或改变阴离子来进行调节,像熔点、黏性、密度、疏水性等性质,均可以通过改变离子的结构而予以改变[1]。
因此,它不仅作为绿色溶剂在分离过程、电化学、有机合成、聚合反应等方面有着十分广阔的应用前景,而且由于其独特的物理化学性质及性能,有望作为新型功能材料使用,是近年来国内外精细化工研究开发的热点领域。
1、在化学反应中的应用以离子液体作为化学反应的介质,为化学反应提供了不同于传统分子溶剂的环境,有可能通过改变反应机理而使催化剂活性、稳定性更好,转化率、选择性更高。
离子液体种类多,选择范围宽,将催化剂溶于离子液体中,与离子液体一起循环利用,催化剂兼有均相催化效率高、多相催化易分离的优点。
同时离子液体无蒸气压,液相温度范围宽,产物可通过倾析、萃取、蒸馏等简单的方法分离出来。
1.1在有机合成中的应用离子液体[EtNH3] [NO3]最先应用于环戊二烯与丙烯酸甲酯和甲基酮的Diels2Alder反应,结果表明:离子液体的种类和组成对内、外旋产物的比例影响较大,与丙酮等非极性分子溶剂相比,离子液体体系中反应速率更快,内旋产物的选择性更高,为解决对水敏感的Diels2Alder 反应提供了一个良好的溶剂环境。
离子液体基础研究与应用
离子液体基础研究与应用第一章：引言离子液体是一种在常规温度下存在且具有融化的盐性的液体，由离子形成的液体。
离子液体的独特性质使其在许多领域有着广泛的应用。
在过去几十年里，离子液体的基础研究取得了显著的进展，并在能源存储、催化剂、萃取、药物传递等领域的应用中展现出了潜力。
本文将介绍离子液体的基础研究和一些典型应用领域。
第二章：离子液体的制备与性质2.1 离子液体的制备方法离子液体的制备方法包括溶剂萃取、离子交换、电化学合成以及组装法等。
每种方法都有其优缺点和适用范围。
在制备过程中，离子液体的结构和性质可以通过选择不同的阳离子和阴离子来调控，从而实现对离子液体的定制化设计。
2.2 离子液体的物理化学性质离子液体的物理化学性质直接决定了其在应用中的效果。
包括离子液体的浓度、粘度、密度、溶解度、热稳定性等方面的性质。
理解离子液体的物理化学性质是实现其应用的关键。
第三章：离子液体在能源存储中的应用3.1 离子液体电解质离子液体可以作为电解质应用于电池和超级电容器中，具有较高的离子传导性能和电化学稳定性，可以提高电池和超级电容器的性能。
3.2 离子液体催化剂离子液体作为催化剂的载体具有较大的表面积和可调控的孔结构，可以提高催化剂的活性和选择性，广泛应用于催化反应中，例如化学合成、氢能源转化等领域。
第四章：离子液体在分离与纯化中的应用4.1 离子液体相萃取离子液体相萃取是一种可替代有机溶剂的分离技术，通过调控离子液体的结构和性质，可以实现对特定物质的选择性萃取，广泛应用于化学、生物、环境等领域。
4.2 离子液体在溶剂萃取中的应用离子液体作为溶剂具有较高的选择性和溶解度，可以应用于有机合成、药物制备等领域的溶剂萃取过程中，提高产品纯度和收率。
第五章：离子液体在药物传递中的应用离子液体可以作为药物传递系统的载体，通过调控离子液体的结构和性质，实现药物的包裹、缓释和靶向传递，提高药物的治疗效果。
第六章：结论离子液体作为一种新型的液体材料，其独特性质和多功能应用使其在能源存储、催化剂、分离与纯化、药物传递等领域具有巨大潜力。
双酸型离子液体-定义说明解析
双酸型离子液体-概述说明以及解释1.引言1.1 概述双酸型离子液体是一种特殊的离子液体，具有双重酸性，通常由含有两种或多种酸基团的阳离子和阴离子组成。
这种离子液体具有较强的溶解能力、热稳定性和化学稳定性，被广泛应用于催化剂、分离技术、电化学材料等领域。
本文旨在介绍双酸型离子液体的定义、特性及其在各个领域的应用，以及对其重要性和未来发展的展望。
通过本文的阐述，读者可以更全面地了解双酸型离子液体在现代化工领域的重要作用。
1.2 文章结构文章结构是指整篇文章的组织安排，包括引言、正文和结论三个部分。
在本篇关于双酸型离子液体的文章中，引言部分将对双酸型离子液体进行概述，介绍文章的结构和目的；正文部分将详细介绍双酸型离子液体的定义、特性和应用；结论部分将对双酸型离子液体的重要性进行总结，并展望其未来发展，最终得出结论。
整篇文章的结构安排清晰，能够循序渐进地介绍双酸型离子液体的相关内容，使读者能够清晰地了解该主题的重要性和发展前景。
1.3 目的:本文旨在深入探讨双酸型离子液体的定义、特性和应用，并分析其在化工领域的重要性。
同时通过对双酸型离子液体的研究和发展趋势进行展望，为未来双酸型离子液体的进一步应用提供参考和指导。
通过本文的撰写和研究，旨在促进双酸型离子液体在能源、化工等领域的应用和发展，推动该领域的科技创新和产业升级。
章1.3 目的部分的内容2.正文2.1 双酸型离子液体的定义双酸型离子液体是一种特殊的离子液体，在其分子结构中同时含有两种酸性官能团，通常为两个不同的阴离子基团。
这种离子液体通常具有较强的酸性，在化学反应中可以发挥双酸性的作用。
双酸型离子液体的定义还包括其独特的离子结构和化学性质，使其在催化、溶剂、电化学等领域具有许多独特的应用价值。
相比传统的单酸型离子液体，双酸型离子液体具有更广泛的适用性和更强的化学反应活性，因此受到了广泛的关注和研究。
总之，双酸型离子液体在其分子结构特征和化学性质上具有独特的双酸性，这使得其在化学领域具有广泛的应用前景和重要意义。
离子液体简介
42
首都师范大学学报 (自然科学版)
2005 年
转蒸发器上蒸去丙酮后 ,在真空 ( < 50mTorr) 120 ℃ 下干燥 ,即可得到离子液体 [ emim ]BF4 . 这样就可以 避免使用昂贵的银盐.
另外 ,利用离子液体的不挥发性 ,将 N2取代的 杂环卤盐与 HBF4 、HPF6 共热 ,使生成的 HX 逸出 ,也 是制备酸根离子为 BP24 或 PF26 的离子液体的一种可 选择的方法[17 ,ห้องสมุดไป่ตู้8] .
2003 年 , 法国学者 Levillain 等报道[17] , 他们用 ( R) 222氨基丁醇与二硫代异丙酸甲酯经缩合反应后 得到具有手性碳原子的噻唑啉 ,用卤代烷将其季铵 化 ,再与 HPF6 或 HBF4 共热使 HX 挥发除去 ,即得到 手性离子液体. 同年 ,我国北大的学者 Ma Hong2yang 等也发表论文报道[18] ,从 L2( - ) 2薄荷醇出发 ,经 3 步反应 ,制得两种 N ,N′二取代咪唑六氟磷酸盐 ,并 测定了它们的熔点和比旋光度. 这些结果似乎表明 , 离子液体用于不对称合成的研究已经展开.
3) 由于完全由离子组成 ,因此离子液体通常都 具有良好的导电性. 电化学研究中寻找一种合适的
电解液经常是难以解决的问题 ,而采用离子液体 ,它 们具有较理想的导电性和较宽的电化学窗口 ,同时 它们虽然具有很高的极性 ,却很少与其他物质发生 络合现象 ,这样 ,选择合适的离子液体 ,可以极大地 促进电化学研究的发展.
基咪唑离子 ,[ bmim]表示 12丁基 32甲基咪唑离子.
为了考证离子液体的热稳定性 ,可以在差热分 析仪上对其从室温开始升温 ,记录其失重 10 %的温 度作为其分解温度 ( Td ) . 参见表 2[11] .
离子液体
离子液体 当前研究的离子液体的正离子有4类:烷基季铵离子 、烷基季瞵离子、1, 3 -二烷基取代的咪唑离子 、N - 烷基取代的吡啶离子记为。 根据负离子的不同可将离子液体分为两大类:一类是卤化盐。其制备方法是将固体的卤化盐与AlCl3混合即可得液态的离子液体,但因放热量大,通常可交替将2种固体一点一点地加入已制好的同种离子液体中以利于散热。此类离子液体被研究得较早,对以其为溶剂的化学反应研究也较多。此类离子液体具有离子液体的许多优点,其缺点是对水极其敏感,要完全在真空或惰性气氛下进行处理和应用,质子和氧化物杂质的存在对在该类离子液体中进行的化学反应有决定性的影响。此外因AlCl3遇水会放出HCl,对皮肤有刺激作用。 另一类离子液体,也被称为新离子液体,是在1992年发现[ emim ]BF4的熔点为12 ℃以来发展起来的。这类离子液体不同于AlCl3离子液体,其组成是固定的,而且其中许多品种对水、对空气稳定,因此近几年取得惊人进展。[center][center][center]其正离子多为烷基取代的咪唑离子[ R1 R3 im ] + ,如[ bmim ] + ,负离子多用BF4- 、PF6- ,也有CF3 SO3- 、(CF3 SO2 ) 2N- 、C3 F7 COO- 、C4 F9 SO3、CF3 COO- 、(CF3 SO2 ) 3 C- 、(C2 F5 SO2 ) 3 C- 、(C2 F5 SO2 ) 2N- 、SbF6- 、AsF6、为负离子的离子液体要注意防止爆炸(特别是干燥时)。 离子液体种类繁多,改变阳离子和阴离子的不同组合,可以设计合成出不同的离子液体。一般阳离子为有机成分,并根据阳离子的不同来分类。离子液体中常见的阳离子类型有烷基铵阳离子、烷基钅翁阳离子、N- 烷基吡啶阳离子和N, N ’- 二烷基咪唑阳离子等,其中最常见的为N, N ’- 二烷基咪唑阳离子。离子液体合成大体上有2种基本方法:直接合成法和两步合成法。 直接合成法 就是通过酸碱中和反应或季铵化反应一步合成离子液体,操作经济简便,没有副产物,产品易纯化。例 如硝基乙胺离子液体就是由乙胺的水溶液与硝酸中和反应制备。具体制备过程是:中和反应后真空除去多余的水,为了确保离子液体的纯净,再将其溶解在乙腈或四氢呋喃等有机溶剂中,用活性炭处理,最后真空除去有机溶剂得到产物离子液体。最近, Hirao等用此法合成了一系列不同阳离子的四氟硼酸盐离子液体。另外通过季铵化反应也可以一步制备出多种离子液体,如1 - 丁基- 3 - 甲基咪唑钅翁盐[ bmim ]、[ CF3 SO3 ]、[ bmim ]Cl等。 两步合成法 如果直接法难以得到目标离子液体,就必须使用两步合成法。首先通过季铵化反应制备出含目标阳离子的卤盐( [阳离子]X型离子液体) ;然后用目标阴离子Y- 置换出X- 离子或加入Lewis酸MXy来得到目标离子液体。在第二步反应中,使用金属盐MY(常用的是AgY或NH4 Y)时,产生AgX沉淀或NH3、HX气体而容易除去;加入强质子酸HY,反应要求在低温搅拌条件下进行,然后多次水洗至中性,用有机溶剂提取离子液体,最后真空除去有机溶剂得到纯净的离子液体。应特别注意的是:在用目标阴离子( Y- )交换X- 阴离子的过程中,必须尽可能地使反应进行完全,确保没有X- 阴离子留在目标离子液体中,因为离子液体的纯度对于其应用和物理化学特性的表征至关重要。高纯度二元离子液体的合成通常是在离子交换器中利用离 子交换树脂通过阴离子交换来制备。另外直接将Lewis酸(MXy )与卤盐结合,可制备[阳离子] [MnXny + 1 ]型离子液体,如氯铝酸盐离子液体的制备就是利用这个方法。 离子液体的物理化学特性如熔点、黏度、密度、亲水性和热稳定性等,可以通过选择合适的阳离子和阴离子调配,在很宽的范围内加以调变。尤其是对水的相容性调变,对用作反应介质分离产物和催化剂极为有利。下面拟用一些性能数据说明离子液体的结构面貌和其物化性能间的关系。 熔点：熔点是作为离子液体的关键判据性质之一。离子液体要求熔点低,在室温为液体。由不同氯化物的熔点可知,阳离子的结构特征对其熔点造成明显的影响。阳离子结构的对称性越低,离子间相互作用越弱,阳离子电荷分布均匀,则其熔点越低,阴离子体积增大,也会促进熔点降低。一般来说,低熔点离子液体的阳离子具备下述特征:低对称性、弱的分子间作用力和阳离子电荷的均匀分布。 溶解性：离子液体能够溶解有机物、无机物和聚合物等不同物质,是很多化学反应的良溶剂。成功地使用离子液体,需要系统地研究其溶解特性。离子液体的溶解性与其阳离子和阴离子的特性密切相关。阳离子对离子液体溶解性的影响可由正辛烯在含相同甲苯磺酸根阴离子季铵盐离子液体中的溶解性看出,随着离子液体的季铵阳离子侧链变大,即非极性特征增加,正辛烯的溶解性随之变大。由此可见,改变阳离子的烷基可以调整离子液体的溶解性。阴离子对离子液体溶解性的影响可由水在含不同[ bmim ] +阳离子的离子液体中的溶解性来证实, [ bmim ] [CF3 SO3 ]、[ bmim ] [CF3 CO2 ]和[ bmim ] [C3 F7 CO2 ]与水是充分混溶的,而[ bmim ]PF6、[ bmim ] [ (CF3 SO2 ) 2N ]与水则形成两相混合物。在20 ℃时,饱和水在[ bmim ] [ (CF3 SO2 ) 2N ]中的含量仅为1. 4 % ,这种离子液体与水相溶性的差距可用于液- 液提取的分离技术。大多数离子液体的介电常数超过一特征极限值时,其与有机溶剂是完全混溶的。 热稳定性：离子液体的热稳定性分别受杂原子- 碳原子之间作用力和杂原子- 氢键之间作用力的限制,因此与组成的阳离子和阴离子的结构和性质密切相关。例如在氧化铝上测定的多种咪唑盐离子液体的起始热分解温度大多在400 ℃左右, 同时也与阴阳离子的组成有很大关系。当阴离子相同时,咪唑盐阳离子2位上被烷基取代时,离子液体的起始热分解温度明显提高;而3位氮上的取代基为线型烷基时较稳定(图2) 。相应的阴离子部分稳定性顺序为: PF6 >Beti > Im≈BF4 >Me≈AsF6 ≥I、Br、Cl。同时,离子液体的水含量也对其热稳定性略有影响。 密度：离子液体的密度与阴离子和阳离子有很大关系。比较含不同取代基咪唑阳离子的氯铝酸盐的密度发现,密度与咪唑阳离子上N - 烷基链长度呈线性关系,随着有机阳离子变大,离子液体的密度变小。这样可以通过阳离子结构的轻微调整来调节离子液体的密度。阴离子对密度的影响更加明显,通常是阴离子越大,离子液体的密度也越大。因此设计不同密度的离子液体,首先选择相应的阴离子来确定大致范围,然后认真选择阳离子对密度进行微调。 酸碱性：离子液体的酸碱性实际上由阴离子的本质决定。 离子液体的合成、应用 当前研究的离子液体的正离子有4类:烷基季铵离子 、烷基季瞵离子、1, 3 -二烷基取代的咪唑离子 、N - 烷基取代的吡啶离子记为。 根据负离子的不同可将离子液体分为两大类:一类是卤化盐。其制备方法是将固体的卤化盐与AlCl3混合即可得液态的离子液体,但因放热量大,通常可交替将2种固体一点一点地加入已制好的同种离子液体中以利于散热。此类离子液体被研究得较早,对以其为溶剂的化学反应研究也较多。此类离子液体具有离子液体的许多优点,其缺点是对水极其敏感,要完全在真空或惰性气氛下进行处理和应用,质子和氧化物杂质的存在对在该类离子液体中进行的化学反应有决定性的影响。此外因AlCl3遇水会放出HCl,对皮肤有刺激作用。本文来自：博 另一类离子液体,也被称为新离子液体,是在1992年发现[ emim ]BF4的熔点为12 ℃以来发展起来的。这类离子液体不同于AlCl3离子液体,其组成是固定的,而且其中许多品种对水、对空气稳定,因此近几年取得惊人进展。[center][center][center]其正离子多为烷基取代的咪唑离子[ R1 R3 im ] + ,如[ bmim ] + ,负离子多用BF4- 、PF6- ,也有CF3 SO3- 、(CF3 SO2 ) 2N- 、C3 F7 COO- 、C4 F9 SO3、CF3 COO- 、(CF3 SO2 ) 3 C- 、(C2 F5 SO2 ) 3 C- 、(C2 F5 SO2 ) 2N- 、SbF6- 、AsF6、为负离子的离子液体要注意防止爆炸(特别是干燥时)。 离子液体种类繁多,改变阳离子和阴离子的不同组合,可以设计合成出不同的离子液体。一般阳离子为有机成分,并根据阳离子的不同来分类。离子液体中常见的阳离子类型有烷基铵阳离子、烷基钅翁阳离子、N- 烷基吡啶阳离子和N, N ’- 二烷基咪唑阳离子等,其中最常见的为N, N ’- 二烷基咪唑阳离子。离子液体合成大体上有2种基本方法:直接合成法和两步合成法。 直接合成法本 就是通过酸碱中和反应或季铵化反应一步合成离子液体,操作经济简便,没有副产物,产品易纯化。例 如硝基乙胺离子液体就是由乙胺的水溶液与硝酸中和反应制备。具体制备过程是:中和反应后真空除去多余的水,为了确保离子液体的纯净,再将其溶解在乙腈或四氢呋喃等有机溶剂中,用活性炭处理,最后真空除去有机溶剂得到产物离子液体。最近, Hirao等用此法合成了一系列不同阳离子的四氟硼酸盐离子液体。另外通过季铵化反应也可以一步制备出多种离子液体,如1 - 丁基- 3 - 甲基咪唑钅翁盐[ bmim ]、[ CF3 SO3 ]、[ bmim ]Cl等。 两步合成法本 如果直接法难以得到目标离子液体,就必须使用两步合成法。首先通过季铵化反应制备出含目标阳离子的卤盐( [阳离子]X型离子液体) ;然后用目标阴离子Y- 置换出X- 离子或加入Lewis酸MXy来得到目标离子液体。在第二步反应中,使用金属盐MY(常用的是AgY或NH4 Y)时,产生AgX沉淀或NH3、HX气体而容易除去;加入强质子酸HY,反应要求在低温搅拌条件下进行,然后多次水洗至中性,用有机溶剂提取离子液体,最后真空除去有机溶剂得到纯净的离子液体。应特别注意的是:在用目标阴离子( Y- )交换X- 阴离子的过程中,必须尽可能地使反应进行完全,确保没有X- 阴离子留在目标离子液体中,因为离子液体的纯度对于其应用和物理化学特性的表征至关重要。高纯度二元离子液体的合成通常是在离子交换器中利用离本 子交换树脂通过阴离子交换来制备。另外直接将Lewis酸(MXy )与卤盐结合,可制备[阳离子] [MnXny + 1 ]型离子液体,如氯铝酸盐离子液体的制备就是利用这个方法。本文来自：博研联盟 离子液体的物理化学特性如熔点、黏度、密度、亲水性和热稳定性等,可以通过选择合适的阳离子和阴离子调配,在很宽的范围内加以调变。尤其是对水的相容性调变,对用作反应介质分离产物和催化剂极为有利。下面拟用一些性能数据说明离子液体的结构面貌和其物化性能间的关系。 熔点：熔点是作为离子液体的关键判据性质之一。离子液体要求熔点低,在室温为液体。由不同氯化物的熔点可知,阳离子的结构特征对其熔点造成明显的影响。阳离子结构的对称性越低,离子间相互作用越弱,阳离子电荷分布均匀,则其熔点越低,阴离子体积增大,也
离子液体研究进展
离子液体研究进展一、本文概述离子液体，也称为离子性液体或离子溶剂，是一种在室温或接近室温下呈液态的盐类。
自20世纪90年代以来，离子液体作为一种新型的绿色溶剂和功能性材料，在化学、物理、材料科学、能源、环境等领域引起了广泛的关注。
离子液体具有独特的物理化学性质，如低蒸汽压、良好的热稳定性、宽的电化学窗口、高的离子导电性和可设计性等，使得它们在许多领域都有潜在的应用价值。
本文旨在全面综述离子液体的研究进展，包括离子液体的合成方法、性质表征、应用领域以及存在的挑战和未来的发展趋势。
通过对近年来相关文献的梳理和分析，我们将重点介绍离子液体在化学反应介质、电化学能源、分离技术、材料制备以及环境保护等方面的应用进展，并探讨离子液体在实际应用中面临的挑战和解决方案。
通过本文的综述，我们期望能够为读者提供一个关于离子液体研究进展的全面视角，并为离子液体的未来发展提供新的思路和方向。
我们也希望本文能够激发更多研究者对离子液体的兴趣，推动离子液体在各个领域的应用和发展。
二、离子液体的合成与性质离子液体，作为一种新型的绿色溶剂和功能性材料，近年来受到了广泛关注。
其独特的物理化学性质，如低蒸汽压、良好的热稳定性、高的离子电导率以及可调的溶解性等，使离子液体在众多领域，如化学合成、电化学、分离技术等中展现出广阔的应用前景。
离子液体的合成方法多种多样，主要包括一步合成法和两步合成法。
一步合成法通常是通过酸碱中和反应或季铵化反应直接生成离子液体，这种方法操作简单，但产物的纯度和选择性相对较低。
两步合成法则首先合成离子液体的阳离子或阴离子前体，然后再通过离子交换或复分解反应生成离子液体。
这种方法可以控制产物的纯度和选择性，但需要多步操作，相对复杂。
离子液体的性质与其组成和结构密切相关。
其阳离子和阴离子的种类、大小和对称性等因素都会影响其物理化学性质。
例如，离子液体的熔点受其离子大小的影响，离子半径越大，熔点越低。
离子液体的溶解性也与其离子结构有关，通过调节阳离子和阴离子的种类，可以实现对特定物质的溶解。
离子液体的应用研究综述
离子液体的应用研究综述离子液体是在室温或室温附近呈液态的由离子构成的物质，具有呈液态的温度区间大、溶解范围广、没有显著的蒸气压、良好的稳定性、极性较强且酸性可调、电化学窗口大等许多优点，因此，它是继超临界CO2 后的又一种极具吸引力的绿色溶剂，是传统挥发性溶剂的理想替代品。
因此，离子液体在分离过程、电化学、有机合成、聚合反应等方面有着十分广阔的应用前景，一、在电化学中的应用离子液体完全是由离子构成的，是电化学工作者良好的研究对象，可应用于电解、电镀、电池、光电池等领域。
Fuller等人在室温离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟化硼（[ emim ]BF4 ）中研究了二茂铁、四硫富瓦烯的电氧化行为，结果表明，二茂铁和四硫富瓦烯在[ emim ]BF4 中可形成可逆程度很高的氧化还原对，是一种极为卓越的可适用于电化学合成的溶剂。
金属在离子液体中电极的沉积要比水溶液中所需的电位低，这方面首先研究的是铝的电镀，然后是银的电沉积，大量银沉积过程的电流效率几乎都为100%。
控制电压、电流密度、离子浓度等，可在一个较宽范围内获得确定组成的金属或合金。
二、在化学反应中的应用以离子液体作为化学反应的介质，为化学反应提供了不同于传统分子溶剂的环境，有可能通过改变反应机理而使催化剂活性、稳定性更好，转化率、选择性更高。
离子液体种类多，选择范围宽，将催化剂溶于离子液体中，与离子液体一起循环利用，催化剂兼有均相催化效率高、多相催化易分离的优点。
同时离子液体无蒸气压，液相温度范围宽，产物可通过倾析、萃取、蒸馏等简单的方法分离出来。
1.在有机合成中的应用离子液体[ EtNH3 ] [NO3 ]最先应用于环戊二烯与丙烯酸甲酯和甲基酮的Diels2Alder反应，结果表明：离子液体的种类和组成对内、外旋产物的比例影响较大，与丙酮等非极性分子溶剂相比，离子液体体系中反应速率更快，内旋产物的选择性更高，为解决对水敏感的Diels2Alder反应提供了一个良好的溶剂环境。
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离子液体的毒性
• 离子液体因没有蒸气压,在使用过程中本身不会形成挥发 性有机物而被称为“绿色产品”,但离子液体本身并非 “绿色”产品—某些离子液体甚至是有毒的 • 从离子液体的制备、再生和处置过程看:目前用于制备离 子液体的主要原料(烷基取代咪唑、烷基取代吡啶、烷基 取代盐和烷基取代铵盐等)大多是挥发性有机物;而离子液 体的再生过程主要是采用具有挥发性的传统有机溶剂进行 萃取的过程;某些离子液体本身是有毒且难以生物降解的。 因此,在离子液体大规模应用前需对其应用风险进行评价。
离子液体的应用
1. 离子液体在有机合成中的应用，,如氧化还原反 应,加成缩合反应,C一C偶联反应,重排反应等。 2. 离子液体在催化反应中的应用。离子液体作为催 化剂可以改变化学反应的机理,提高反应速率和 选择性,增加产率,而且离子液体可以循环使用。 3. 离子液体在电化学中的应用。离子液体已在电池 技术、电化学合成、电沉积和电抛光等领域得到 了应用。
离子液体的物理化学性质—粘度
• 离子液体的一个很重要的性质是黏度,与传 统有机溶剂相比,离子液体的黏度通常要高 出1～3个数量级。 • 在大多数的应用中,离子液体可以与其他低 黏度化合物混合使用的。 • 对温度改变和污染物的存在高度敏感的， 温度的微小升高或者少量杂质的存在,都会 导致离子液体的黏度明显降低。
离子液体的选择
• 1.疏水性。室温条件下离子液形成。阴离子为 PF6-，(CF3SO2)2N-的离子液体均为疏水性的.而阴 离子为Cl-、BF4-和CF3SO3-的离子液体却是全部或 部分溶解于水。 • 2.价廉易得。具有(CF3SO2)2N-基团的离子液体相 对价格较贵,而阴离子为PF6-和BF4-的离子液体相 对便宜。
离子液体的特性
3)由于完全由离子组成,因此离子液体通常都具有良好的导电 性。 4)组成离子液体的有机离子可以调整和修饰，在理论上可以 组合出离子液体的种类数量巨大,根据不同的用途和场合, 对溶剂的不同要求,可以有更大的选择空间。 5)离子液体一般不可燃,大多具有较好的热稳定性和化学稳定 性;可以回收,重复使用,利于环保。 6)粘度低,热容大(相对桂油、石油醚等高沸点溶剂)。
离子液体的选择
• 3.以光度法测定某种离子含量时,离子液体萃取分 光光度法的灵敏度与同条件下水相光度法灵敏度 相比会有较大提高。光度法的灵敏度可用标准曲 线斜率表示,则离子液体萃取分光光度法与水相光 度法灵敏度之比即为两种方法标准曲线斜率之比 (EF),这一比值可反映出萃取光度法与水相光度法 相比的优势,比值越大,说明应用的萃取方法灵敏度 越高。
离子液体的物理化学性质—酸性和 配位能力
• 离子液体的酸性和配位能力主要由阴离子 的性质所决定。 • 通过选择阴离子的类型可以得到多种介于 强碱/强配位能力与强酸/非配位能力之间的 介质,而有机合成中用到的多是中性的弱配 位作用的阴离子,如BF4-和PF6-。
离子液体的物理化学性质—极性
• 极性性能直接影响到反应的难易程度 • 如以1-烷基-3-甲基咪唑为阳离子的离子液 体,其极化能力仅相当于短链的醇类,并且随 着烷基链长的增加而减弱,改变阴离子的种 类对极化能力影响不大。
离子液体的物理化学性质—密度
• 离子液体的密度主要由阴阳离子的类型而定,阴离 子对密度的影响更加明显。 • 通常阴离子越大,离子液体的密度越大,而有机阳离 子的体积越大,离子液体的密度越小,阳离子结构的 微小变化都可以使离子液体的密度得到精细的调 整。 • 除了一些吡咯盐和胍盐密度在0.9～0.97 g/cm3范围 内,所有咪唑离子液体的密度都大于1 g/cm3,其他大 部分离子液体的密度都大致在1.1～1.6 g/cm3之间, 这意味着通常在两相应用中它们比水更重。
离子液体展望
• 国际离子液体领军人物Rogers 教授在 Nature 上撰 文指出[6]：“由于离子液体数目巨大, 几乎没有规 律可循(除经验规则外), 选择合适的离子液体是困 难和偶然的. 所有离子液体应用研究人员都面对 一个挑战, 其危险就是竞争对手有机会做出更好 的选择. 现在只能寄希望于物性模型和预测方法. 离子液体各种数据的积累, 将促进其应用不仅限 于溶剂范围, 必须认识到离子液体将创造激动人 心的基础科学突破. ”
• 1996年BonhoteP.和DiasA.采用固定阴离子，即改 变咪唑分子上不同的取代基的方法，系统的合成 了一系列离子液体，制得35个咪唑离子液体，详 细介绍了许多合成方法及各种性质如熔点、与水 的溶解性、粘度、电导率、密度、折射率及随t变 化的测定。并得出以下三点结论；（1）非对称的 阳离子比对称性的阳离子形成的离子液体有较低 的熔点；（2）阴阳离子之间如果形成氢键，熔点 升高，粘度增大；（3）阳离子带长链取代基的离 子液体与有机溶剂的互溶性增加。
离子液体的应用
4.离子液体在色谱分析中的应用 离子液体在色谱分析领域的应用主要集中在气相色谱、高 效液相色谱和毛细管电泳色谱上。 ①离子液体在气相色谱中主要用作固定相,可以耐高温,而 且稳定性和选择性都很高,特别是当分析非极性和中极性 分子样品时,分离效果最好,近年来也开发出了手性离子液 体固定相和新型离子液体改性固定相。 ②离子液体在高效液相色谱中既可以作固定相,又可作流 动相的添加剂。离子液体作为固定相可以明显改善分离效 果,缩短分离时间,提高色谱峰对称度;将离子液体添加进流 动相,可以防止色谱峰拖尾,提高溶质样品的分离度。
参考文献
[1]田鹏.离子液体的物理化学性质[J].沈阳师范大学学报(自 然科学版),2011,29(2):129-137. [2]李珂,张健飞,孟春丽.工业绿色革命之离子液体[C]. “德凯 杯”第二届全国毛纺行业技术改造研讨会论文集,2014,98105. [3]郑直.离子液体萃取光度法测定汞、铜和铁含量的研究 [D].长春:吉林大学，2011. [4]柯明,周爱国,宋昭峥,蒋庆哲.离子液体的毒性[J].化学进 展,2007,19(5),671-679. [5]BonhoteP,DiasA,PapageorgiouN, etal.Hydrophobic, highly conductive ambient temperature molten salts [J] .InorgChem,1996,35:1168. [6] Rogers R D. Materials science: Reflections on ionic liquids. Nature, 2007, 447: 917—918 [7]张锁江, 刘晓敏, 姚晓倩, 董海峰, 张香平.离子液体的 前沿、进展及应用[J].中国科学, B 辑:化学,2009,39(10), 1134-1144
离子液体
ionic liquids
离子液体
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 离子液体简介 离子液体的特性 离子液体的物理化学性质 离子液体的毒性 离子液体的应用 离子液体的选择 离子液体的举例说明 离子液体展望 参考文献
离子液体简介
• 离子液体是由正负离子组成、在室温下呈 液态的有机盐。 • 离子液体因具有不易挥发、导电性强、黏 度大、蒸气压小、性质稳定、可设计性、 对许多物质有良好的溶解性及无污染等优 点被称之为“绿色溶剂”
离子液体的阳离子
离子液体的阴离子
• 按照组成离子液体的阴离子不同可将离子液体分为两类: 卤化盐类和非卤化盐类 1.卤化盐类离子液体研究得较早,将固体的卤化盐与AICI3混 合即可得液态的离子液体。卤化盐类离子液体具有离子液 体的许多优点,但对水极其敏感,需要在完全真空或惰性的 气氛下进行处理。 2.非卤化盐类离子液体组成固定,而且大部分对水和空气稳定。 该类阴离子主要包括:BF4-、PF6-、CF3COO-、C3F7COO-、 CF3S03-、C4F9SO3-、(C4F9SO2)N-、(C2F5SO2)N-、SbF6-、 AsF6-、CB11H12-、MeSO4-、C8H17SO4-等
• 离子液体萃取光度法测定铜的研究
• 实验方法
• 配制铜浓度分别为0.724、3.571、6.429、14.29、42.56、 71.43ng/mL的标准溶液于离心管中,依次加入lmLEDTA一柠 檬酸铵溶液、lmLpH=8的NH3-NH4Cl缓冲溶液、 500μLDDTC溶液于离心管中,加水稀释至7.00mL,加入离子 液体[Bmim][pF6]225μL,震荡萃取10min,以3000rpm转速离 心4min,离心并弃去上清液,用移液器将离子液体相移入微 量比色皿中,于分光光度计上, 以试剂空白为参比,在波长为 436nm处测定离子液体相中Cu(ll)-DDTC络合物的吸光度。 以浓度C(ng/mL)对吸光度A进行线性回归,得回归方程为 A=0.0071C+0.0462(r=0.9901)。 • 检出限为0.2ng/mL • 检出限为0.2ng/mL
举例说明
• 离子液体萃取光度法测定汞的研究 • 实验方法 • 准确移取一定体积的样品于4mL离心管中,用微量可调移液 器依次加入3mol/L硫酸665μL,双硫腙溶液30μL,加水稀释至 4.oomL并摇匀,离子液体[Bmim][PF6]200μL,振荡萃取10min, 以3000rpm转速离心分离4min,弃去上层清液,用移液器将下 层离子液体相移入微量比色皿中,在500nm处以试剂空白为 参比测定离子液体相中Hg(ll)一H2D2络合物吸光度。 • 以浓度C(ng/mL)对吸光度A进行线性回归,回归方程为 A=0.oo28C+0.0176(r=0.9979), • 检出限为0.3ng/mL • 检出下限为0.99ng/mL
离子液体的应用
③离子液体在毛细管电泳中的应用较多:离子液体作为毛 细管电泳分离的电解质添加剂,可以减少电渗流,增加迁移 率;离子液体作为毛细管色谱柱的键合相,能减少对样品的 吸附和电渗流,提高分离效率和峰对称性; ④离子液体还可用于毛细管胶束电动色谱,可以使被分析 样品在很短的时间内达到基线分离,灵敏度和重现性都很 好。 5.离子液体已经应用在原子光谱分析的各个领域: 金属离子经离子液体液-液萃取或在线富集后,通过火焰、 石墨炉和蒸汽发生原子吸收光谱法进行测定,可以排除其 它离子的干扰,灵敏度和重现性都很好;利用离子液体对化 学蒸汽的增强效应,可将其应用于原子荧光光谱分析,使金 属从其混合物中快速分离而不发生挥发性金属的损失,方 便地应用于痕量金属分析。