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1、室温离子液体在无机纳米材料制备中的应用论文摘要:室温离子液体的物理和化学性质相对稳定,具有结构可调的特性。作为一种新功能材料广泛用于纳米材料的制备领城。本文就近几年国内外相关研究进展,对室温离子液体在无机纳米材料制备中的应用进行综述。关键词:离子液体;无机材料;纳米材料一、引言随着人们环境保护意识的不断提高,从上世纪90年代起,绿色化学日益成为化学科学发展的前沿分支,它要求从根本上消除化学化工过程对环境的污染。其中,室温离子液体(roomtemperatureionicliquids,RTILs)作为一种新兴绿色溶剂,在化学和工
2、业等许多领域受到了广泛关注1,2。室温离子液体.freelimCl-AlCl3)的发现,对RTILs的研究逐渐增多起来,包括电化学、催化、有机合成和化学分离萃取等。1992年,1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EmimBF4)这种非AlCl3型离子液体出现后,研究迅猛发展。近年来RTILs已被成功地引入到清洁能源、生命科学、功能材料制备以及一些特殊的应用领域,成为自然科学和技术研究领域中的热点之一。国际国内也出现了不少介绍RTILs及其应用的综述性文章3-13,国内的科研人员已开展了RTILs在催化6,10、纳米材料制备14,1
3、5和电化学16等方面的应用研究工作。相对室温离子液体在有机方面的广泛应用,用室温离子液体制备无机纳米材料的报道则相对较少。纳米材料具有特殊的力学、光学、电学、磁学以及生物学特征,而纳米材料的特殊性能是由于其特殊结构所决定的。制备不同结构的纳米材料,并探究其潜在的应用价值,已成为近年来的研究热点。由于传统制备纳米材料的方法中多用到各种有机溶剂或模板,对反应条件的要求也相当苛刻,找到一种简便、有效、绿色的合成方法成为人们追求的目标,.freelimBF4中进行,制备的Ag纳米微粒具有立方相结构,粒径约为20nm,作者认为实验中离子液
4、体不仅作为溶剂而且作为修饰剂阻止了银纳米微粒的团聚。还有,纳米钯粒子室温常压下典型的制备方法18是将Pd(CH3CO2)2和Phen(邻二氮杂菲)?H2O溶解在BmimPF6离子液体中,通入氢气,化学还原二价钯离子。此法得到的纳米钯粒子可以直接用来作催化加氢的催化剂,并且具有良好的催化活性和高选择性,能够重复利用。也有报道以HAuCl4或Na2Pt(OH)6为前驱物在硫醇离子液体中化学还原制备金和铂纳米粒子19,20,结果表明离子液体在金和铂纳米粒子的形成过程中起着介质作用,而且金和铂纳米粒子的粒径非常小,一般在5nm以下,粒径
5、的大小和均匀程度取决于离子液体中硫醇基团的数量和位置。另外,在离子液体中于室温常压条件下利用化学还原还可以制得铑纳米粒子和铱纳米粒子21等。利用热分解的方法也是制备纳米粒子的有效途径。如常压下在BmimPF6离子液体中加热分解有机铂的化合物就可以制得铂纳米粒子22,其粒径大小一般在2~3nm,且此法得到的铂纳米粒子有着良好的催化能力,催化效果要强于普通的PtO2,而且可以重复利用。Li等15应用微波辅助离子液体法提出了一种制备大尺寸金纳米片的新方法,在没有使用任何模板剂的情况下,将HAuCl4?3H20与BmimBF4混合,在2
6、.45GHz、126CM-41型六方相介孔变为转动的Moire型螺旋孔道结构和蠕虫状孔结构。Zhou等36以一种室温离子液体BmimBF4作为模板,通过溶胶-凝胶技术合成了具有蠕虫状孔道结构的介孔二氧化硅块状材料。这种材料具有较大的比表面积和较窄的孔径分布,并且孔径达到2.5nm。对于这种蠕虫状结构的形成,Zhou等参考了Kresge经典的介孔形成理论,提出了“氢键与π-π堆垛共同作用的自组装机理”。在碱性条件下,以长链室温离子液体Cl6mimC1为模板,通过水热法,CM-48结构,介孔的尺寸为3nm。而要得到六方结构MCM-4
7、1就要控制好反应物的组成比,Cl6mimC1含量过高或者过低都会得到不规则的结构。,KouY,etal.CatalysisToday,2002,74(1P2):1577HoffmannMM,HeitzMP,CarrJB,etal.J.Disp.Sci.Tech.,2003,24(2):1558BuzzeoMC,EvansRG,ptonRG.ChemPhysChem,2004,5(8):11069ZhouZB,MatsumotoH,TatsumiK.ChemPhysChem,2005,6(7):132410顾彦龙,彭家建,乔琨等.
8、化学进展,2003,15(3):22211杨雅立,王晓化,寇元等.化学进展,2003,15(6):47112顾彦龙,石峰,邓友全.科学通报,2004,49(6):51513张振琳,王荣民,王云普等.高分子通报,2004,(2):6314ZhuYJ,,ZhangJ