离子液体的合成与应用研究进展

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第3l卷第5期石油与天然气化工离子液体的合成与应用研究进展叶天旭刘金河杨增光(石油大学(华东)化学化工学院)摘要离子液体作为环境友好型离子溶剂在电化学和分离过程中显示出良好的应用前景，在烷基化、酰基化、异构化、加氢和聚合反应催化体系中比传统的易挥发性分子溶剂在提高反应的速率和选择性以及催化剂的循环回收利用等方面均有明显的优势，本文综述了离子液体在上述催化体系中的应用研究进展。主题词离子液体电化学催化分离传统的化学反应和分离过程由于使用大量易挥发啶(如[N—Bu

2、Py]一N一丁基吡啶)和N，N’一二烷基的有机溶剂，对环境造成严重污染。绿色化学便是针咪唑阳离子(如[emim]一1一乙基一3一甲基咪唑)，对污染的来源与特性通过设计新的路线、寻找绿色替烷基季铵离子[NRH4一]和烷基季膦离子代化合物与原材料、选择高效催化剂等方法从源头上[PR}{4一]，阴离子则多用BF4、P，cr]s0、防止污染的发生。针对有机溶剂产生的污染，目前普(CF]SO2)N一、C3r7COO一、C4F9SO3-、CF3COO一、遍采用绿色替代溶剂技术，如用水和超临界二氧化碳(CF]SO2)3C

3、一、(C2F]S02)3C一、(C2S0)N一、SbF2、作溶剂。近年来，一种新型绿色溶剂——离子液体已As、CBllH?2(及其取代物)、NO；等。引起人们的高度重视。较早合成的离子液体是由卤化烷基铵盐和卤化铝离子液体是指在室温附近温度(一30～50c【二)下按一定比例混合而成，通过控制卤化铝的加量调节离呈液态的由离子构成的物质，即平时所谓的室温离子子液体的酸碱性。例如在室温离子液体：bmim：cl—液体。离子液体并不等同于离子溶液(如氯化钠的水A1c1中，当A1c1的摩尔分数X=0．5时为中性，x<溶液

4、)。虽然许多无机盐(如氯化钠)，只有在高温下表0．5时为碱性，x>0．5时为酸性。其制备方法是在现为熔融态的离子型液体，但是可以通过选择合适的室温下将固体的卤化铵盐与无水AIC1直接混合即可材料和反应条件控制在室温附近合成离子液体。得液态的离子液体，为避免反应过程中大量放热使离迄今为止，已合成出200种左右的离子液体，由于子液体分解，通常可交替将两种固体缓慢加入已制好离子液体中无分子存在，其蒸气压近似等于零，不挥的同种离子液体中以利于散热。此类离子液体的缺点发，不易燃，导电性强，在300oC以下能稳定存在，

5、并且是极易水解，需要在真空或惰性气氛下制备和处理对许多无机盐和有机物具有良好的溶解性，因此在电此外，微量质子和氧化物杂质的存在都会对在该类离化学、化学反应和分离过程等领域均显示出良好的应子液体中的化学反应历程有决定性的影响：用前景。本文拟就离子液体的合成及其在上述领域中为了克服上述离子液体容易水解和污染环境的缺的应用作一综述。点，真正实现离子液体的工业应用，必须制备不含卤化l离子液体豹分类及其合成铝的纯有机离子液体。但是通常的卤化烷基吡啶和咪唑盐的熔点都在50℃以上，还不是真正意义上的室温管在1914年就已

6、经发现第一个室温离子液体离子液体。为了进一步降低离子液体的熔点，需要将EtNH]NO[熔点为12℃(干燥时极易爆炸)]，但由于卤素阴离子替换为其他类型的阴离子。自2O世纪8O没有发现合适的应用领域，因此并未引起足够的重年代以后，围绕上述课题进行了大量研究采取的办视ll：直到20世纪40年代，当英国科学家无意中将法主要是用B、P，也有CSO；、(CSO)N一、氯化烷基吡啶和无水三氯化铝混合时制备出一种高导C1F1COO一、C4F9SO；、CCO0一、(CF,SO，)C、电性的不挥发性室温离子液体后，对离子液体

7、的合成及其在电化学中的应用才开始进行广泛研究j。目前(C]r]S02)3C一、(C2SO2)2N一、Sb、As、CBllHI(及已合成的离子液体中，最常见的阳离子有N一烷基吡其取代物)、N0等阴离子取代卤素阴离子：在此基维普资讯http://www.cqvip.com236离子液体的合成与应用研究进展础上制备出多种对水和空气稳定的新型室温离子液要的CO，量最少；在10个己烷系物质中，己酰胺需要体，熔点最低时可达一60c【=左右。目前置换卤素阴离的CO，量是其他物质的两倍多。子的方法主要有两种：复分解反应法和

8、酸碱中和法。英国Queen’s大学的研究小组用[bmim]P或[bmim]C1一A1C1离子液体在175c【=下处理油页岩，1．1复分解反应法萃取产率为己烷、甲基氯等萃取体系的十倍以上，并且以离子液体[emlm]BFd(熔点为12c【=)为例，在可以实现离子液体的循环使用9。1992年采用如下方法【4,5J：美国Alabama大学的研究小组则用溶有咪唑的[emim]C1+AgBF4一Agcl+[enllm]BF4