离子液体研究进展

《离子液体研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、http：//hxtb.icas.ac.cn化学通报2002年第4期·243·离子液体研究进展1，21121!石家华孙逊杨春和高青雨李永舫（1中国科学院化学研究所分子科学中心北京100080；2河南大学润滑与功能材料实验室开封475001）摘要离子液体作为一类新型的环境友好的“绿色溶剂”，具有很多独特的性质，在很多领域有着诱人的应用前景。本文对离子液体的合成、结构、性能及应用等方面的研究进展进行了综述。关键词离子液体合成方法溶剂液-液提取电化学研究AbstractIonicIiguids，asac

2、IassofnoveIenvironmentaIbenign“greensoIvents”thathaveremarkabIenewpropertiesandpromisingappIicationsinmanyfieIds，arereceivingmoreandmoreattentions.Inthispaper，somerecentresearchdeveIopmentsonthesyntheticmethods，structure，propertiesandpotentiaIappIicat

3、ionsoftheionicIiguidsarereviewed.KeywordsIonicIiguids，Syntheticmethod，SoIvent，Liguid-Iiguidextraction，EIectrochemicaIstudy［1］离子液体（IonicIiguids）就是完全由离子组成的液体，是低温（<100C）下呈液态的盐，也称为低温熔融盐，它一般由有机阳离子和无机阴离子所组成。早在1914年就发现了第一个离子液体［2］［3］———硝基乙胺，但其后此领域的研究进展缓慢，直到19

4、92年，Wikes领导的研究小组合成了低熔点、抗水解、稳定性强的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体（［EMIM］BF）后，离子液体的研4究才得以迅速发展，随后开发出了一系列的离子液体体系。最初的离子液体主要用于电化学研究，［4］近年来离子液体作为绿色溶剂用于有机及高分子合成受到重视。与传统的有机溶剂和电解质相比，离子液体具有一系列突出的优点：（1）几乎没有蒸气压，不挥发；无色、无嗅；（2）具有较大的稳定温度范围，较好的化学稳定性及较宽的电化学稳定电位窗口；（3）通过阴阳离子的设计可调节其对无

5、机物、水、有机物及聚合物的溶解性，并且其酸度可调至超酸。目前对离子液体的研究主要集中在新型离子液体的合成、其物理和化学特性的表征及其作为溶剂和电解质的应用研究等方面。本文主要介绍离子液体的合成、结构和性能等方面的研究进展及其广阔的应用前景。1离子液体的合成离子液体种类繁多，改变阳离子/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、烷基阳离子、!-烷基吡啶阳离子和!，!'-二烷基咪唑阳离子等（如图1），其中最

6、常见的为!，!'-二烷基咪唑阳离子。离子液体合成大体上有两种基本方法：直接合成法和两步合成法。1.1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［2］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：中石家华男，29岁，硕士生，现从事离子液体和导电高分子研究。!联系人国家自然科学基金资助项目（20004010）2001-03-15收稿，2001-06-15修回·244·化学通报2002年第4期http：//hxtb.i

7、cas.ac.cn烷基铵阳离子烷基阳离子!，!*-二烷基咪唑阳离子!-烷基吡啶阳离子图1离子液体中常见的阳离子类型Fig.1Commoncationsofionicliguids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［5］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［6］体，如1-丁基-3-甲基咪唑盐［BMIM］［CF3SO3

8、］、［BMIM］Cl等。1.2两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MX"来得到目标离子液体，如图2。在第二步反应中，使用金属盐MY（常用的是AgY或NH4Y）时，产生AgX沉淀或NH、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3［7］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