高分子离子液体的研究进展

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1、第2期高分子通报·63·高分子离子液体的研究进展张振琳，王荣民，王云普，夏春谷(1甘肃省高分子材科重点实验室，西北师范大学高分子研究所，兰州730070；2中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室，兰州730000)摘要：综述了高分子离子液体最新的研究进展。作为离子液体的载体材料主要有两大类：一是无机高分子，离子液体中的阴离子或阳离子通过与无机高分子材料表面的基团键合形成含离子液体结构的高分子；二是有机高分子，在有机高分子上引入离子液体合成聚合物电解质，并介绍了其在催化、导电材料方面的

2、应用前景。关键词：离子液体；离子导电；聚合物；载体；催化离子液体，顾名思义是指完全由离子组成的液体，又称为低温熔融盐。它是由有机阳离子和无机阴离子组成。阳离子通常是烷基季铵离子、烷基季镂离子、Ⅳ_烷基吡啶离子和Ⅳ，Ⅳ’．二烷基咪唑阳离子；阴离子常见的是卤素离子、Alcl一和含氟、磷、硫的多种离子，如BF4一、PF6一、cSO一、cF3COO一、PO、NO一等。离子液体之所以能够作为有机反应替代溶剂，是因为它们具有独到的、常规溶液所不能比拟的优点：(1)蒸气压极小；(2)对无机和有机材料表现出良好的溶解能力

3、；(3)不挥发、不可燃、毒性小；(4)可以通过改变组成，调节酸性和其它物理化学性质；(5)导电性好，具有较宽的电化学窗口。80年代早期英国BP公司和法国的IFP等研究机构，开始探索室温离子液体作为溶剂与催化剂的可能性。具体研究主要集中在用离子液体催化体系取代传统的硫酸、氢氟酸酸催化反应过程，并取得相当好的结果。离子液体作为环境友好的“清洁”溶剂和新催化体系正在受到世界各国催化界与石化企业界的接受和关注。离子液体与高分子相结合，合成了含离子液体或具有离子液体结构的高分子聚合物。按所使用的高分子材料的不同可分

4、为两大类：一是将离子液体引入到无机高分子材料中；二是将离子液体引入到有机高分子材料中。所形成的离子液体高聚物，在导电、催化有机合成反应中有着良好的应用前景。本文就高分子离子液体的合成及其应用方面的研究进展进行综述。1无机高分子材料作为载体合成环境友好的催化剂是催化领域中一项重要的挑战，而合成环境友好的高分子催化剂更是有利于催化反应，因为它分离容易，后处理方便，无毒且无腐蚀性。德国W．F．H~ldefich研究小组将离子液体固载在无机高分子材料上，固载可以通过不同的途径来实现，按离子液体与固载材料之间的相互

5、作用来区分可分为两类：(1)离子液体中的阴离子或阳离子通过共价键的形式与载体键联；(2)离子液体直接吸附在固载材料表面。如图1所示。1．1与阴离子键合H~ldefich等将离子液体缓慢地滴加到载体上，过多的离子液体再通过Soxhlet提取的方法除基金项目：国家自然科学基金资助项目(20274034，29933050)作者简介：张振林(1979一)，女，硕士研究生。现从事环境友好高分子的研究；*通讯联系人。电话：0931—7970358，传真：0931—7972081；E-mail：wangrm@nwnu．

6、edu．cn。高分子通报2004年4月＼／>，一，＼．／、fi-O一【MX3)一，／olMX机x。一O／＼(MXj)xx。，)CH．，＼／．，＼／>j))、，l／'<＼图1不同形式(阴离子、阳离子)高分子固载的离子液体Figure1Immobilisationofionicliquidviatheanion，thecationO1"asasupportedliquidphase去，所用的载体有Nb0、TiO、Na．Y、SiO、A10，、MCM，通过测试发现使用SiO为载体时，离子液体的负载量最大。反应如下

7、式所示：路易斯酸阴离子与载体表面的硅醇发生了作用生成了1。L>眦<一一cvoJHC／J＼c(“2第2期高分子通报·65·HxC【l1s“⋯gTE0⋯3C一TEOS1~(2)Extractionofthe．／＼／：{2)Soxhletextractio)Mxx+I应中显示出了活性，因而在一些催化反应中得到了应用。如下面的反应式，coI13co-o~XH3CRRR：x：c·，OCOCH，‘上述已合成的含离子液体结构的高分子已应用到傅一克酰基化和烷基化反应中。所用的载体有活性碳、硅胶及分子筛(MCM一41)，离

8、子液体是A1一IL，Fe—IL，Sn—IL(IL：[BMIM]C1，[BMIM]C1：1一butyl一3一methylimidazoliumchloride)。在催化傅一克酰基化反应时发现，反应物的转化率虽不高，但产2有机高分子上引入离子液体的结构早在70年代就对离子液体进行了电化学方面的研究，由于有较高的离子电导率、宽电化窗口，且无蒸汽压，使其在电池、电容器、晶体管、电沉积等方面具有广泛的应用前景。但离子液体用作电解液的缺点