离子液体在分析化学中应用研究进展

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1、第35卷分析化学(FENXIHUAXUE)评述与进展第12期2007年12月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1813～1819评述与进展离子液体在分析化学中应用研究进展31,211孙伟高瑞芳焦奎1(青岛科技大学化学与分子工程学院,青岛266042)2(湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室,长沙410082)摘要离子液体具有低蒸汽压、低熔点、宽电化学窗口、良好离子导电性、导热性及高热稳定性等特点,是一种新型的软介质和功能材料。离子液体已经被用于分析化学的各个领域如分离科学、色谱体系、电化学分析与传感

2、器、光谱与质谱等方面。并对室温离子液体在分析化学各个方面的最新应用进展进行了综述。关键词离子液体,色谱,电化学,光谱,质谱,评述1引言离子液体是指在室温及临近温度下完全由离子组成的有机液体物质,是一类新型的软介质和功能[1]材料。由于离子液体可以根据需要设计其阴阳离子的组成并改变其取代基,进而改变其性能,在一定程度上实现人为设计,进而符合化学学科各个方向的研究需要,在有机化学、催化化学、电化学、萃取[2,3]分离等领域有了一定程度的应用,并且已经渗透到功能材料、能源环境和生命科学等学科。离子液体一般是由特定的,体积相对较大的有机阳离子和体积

3、较小的无机阴离子构成,大体可以分为AlCl3型离子液体、非AlCl3型离子液体和其它特殊类型的离子液体。最常见的阳离子有烷基铵盐、烷基磷酸盐、吡啶离子、咪唑离子等;阴离子有卤素离子、含F,P,S的离子等。特殊功能化离子液体是针对某一性能或应用设计的具有特殊官能团或取代基的离子液体。离子液体的特点有:蒸汽压低,不易挥发;液体状态温度范围广;不可燃、稳定性好;离子导电率高、电化学窗口宽;对有机物、无机物都有良好的溶解性,使许多化学反应得以在均相中完成,且反应器体积大为减小;密度大,与许多溶剂不互溶。而且离子液体的可设计性使其成为特殊的“固体”液

4、体。从理论上讲,可以有超过万亿种高性能的离子液体,这些特殊性质的存在使其在化学、材料学及生命科学中的应用成为可能。离子液体所具有的热稳定[4,5]性、低挥发性等特点使其在分析化学中具有潜在的应用前景。2在萃取分离中的应用离子液体对无机和有机材料具有选择性的溶解能力,与一些有机溶剂不互溶,可以提供非水的极性可调的两相体系,使其在液液萃取、液相微萃取、固相微萃取、离子液体/超临界CO2萃取等多种条件下[6]得以广泛的应用。1998年,Huddleston等首次报道了采用离子液体代替传统的易挥发的有机溶剂作为萃取剂,液液萃取分离一些取代苯类物质的

5、研究。此后,有关用离子液体萃取有机物和金属离子的报[7]道逐渐增多。肖小华等对离子液体在分离科学中的应用进行了综述。在液液萃取过程中,离子液体与水或其它有机溶剂可以形成不溶或部分互溶的相,溶质在不同相中具有不同的分配系数,可用于分离[8]不同的目标物。Visser等报道了在离子液体中加入冠醚作为萃取剂,从水中萃取碱金属和碱土金属离子的研究,分别使用了3种离子液体(烷基甲基咪唑六氟磷酸盐[CnMIM]PF6,n=4,6,8)和3种冠醚,当冠醚DTB2182C26加入到憎水性最大的离子液体[C8MIM]PF6进行萃取时,分配系数最大可超过200

6、7202210收稿;2007207225接受本文系国家自然科学基金(Nos.20405008,20635020)和湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室开放基金(No.200615)资助项目3E2mail:sunwei@qust.edu.cn©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net1814分析化学第35卷100;他们还将烷基甲基咪唑六氟磷酸盐([C4MIM]PF6)进行化学修饰生成特殊功能的离

7、子液体,然后2+2+从水溶液中萃取重金属离子Hg和Cd。这种疏水性离子液体可与水形成两相,且其结构上的特殊2+2+基团如硫醚、硫脲对Hg和Cd具有特定的选择性和溶解性,进而可用于水相中重金属离子的萃取分[9]2+2+离;利用离子液体作为萃取相,以12吡啶偶氮基222萘酚为萃取剂,可有效地从水中萃取Cd、Co、2+2+2+[10][11]Ni、Fe、Hg等离子。Khachatryan等以离子液体12丁基232甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF6)为萃取相分别从水溶液中萃取了苯酚、42硝基苯酚、2,42二硝基苯酚、2,62二硝基苯酚、α2萘酚

8、以及[12]β2萘酚等酚类化合物。结果表明,这些有机物几乎全部都能被萃取出来。李闲等用疏水性离子液体[BMIM]PF6从水相中萃取苯酚、苯基酚、苯二酚等几种不同取代基的酚类物质,