離子液體的優點

離子液體的優點及其廣泛。作為一種能在常溫下呈現液態的新型的離子化合物,它有著分子級液體所不具有的諸多特性。

一、離子液體蒸汽壓極低(減少毒性)確定了其無味、化學穩定性高確保其不燃(安全),因此可用于高真空體系中,并可減少因揮發而帶來的環境污染;
二、離子液體能溶解大多數無機物、金屬配合物、金屬有機化合物、有機物和高分子材料(聚乙烯、PTFE
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酸性離子液體

酸性離子液體就是指可以提供質子或者得到電子的離子液體,其PH值小于7,溶液呈酸性。離子液體可以呈現強酸性,在一定條件下,其酸強度可以遠遠大于純度100%的硫酸。

離子液體的酸性可分為Lewis酸性、Br?nsted酸性

離子液體研究進展

國際動態:

值得指出的是,盡管離子液體研究的熱潮在20世紀90年代末已初現端倪,但是英國的Seddon和美國的Rogers教授于2000年4月在希臘克里特島舉辦的離
子液體研討會上湊齊約5O個相關的化學家都比較困難。就在近2一3年以來,離子液體已迅速成為化學化工等領域的研究熱點之一。開展研究的國家從原來的英國、美國、法國迅速延伸至德國、日本、澳大利亞、韓國和中國等。發表的研究論文數量從2000年的一年約10篇到目前的一周幾十篇。離子液體研究被國際著名科學期刊,如《科學》《自然》 ,《化學評述》,《應用化學》 … 閱讀全文

離子液體的缺點

離子液體作為一個誕生剛過百年的新生物,其自然還擁有很多缺點。新世紀之前,離子液體的缺點主要如下:

爆炸

1914年,當第一種離子液體硝基乙胺被發明的時候,其不穩定性可與炸藥相比,稍不注意就會發生爆炸。該離子液體的性質跟今天的離子液體已經完全不同,現在人們使用的離子液體都是及其穩定的,即使用火燃燒也不會點著。

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離子液體催化劑

離子液體催化劑具有活性高、催化效果強、穩定性好、原料適用性強、生產成本低等優點。發揮離子液體固有的Lewis酸性可以催化酯化反應、付氏烷基化反應等;或有目的地合成具有特殊催化性能的催化劑,如Mj等將含有羥基的咪唑基與十六烷基吡啶鍵合,合成用于催化Baylis-Hillman反應的新型離子液體等。

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離子液體的表面張力

目前為止,大多數離子液體的表面張力高于有機溶劑,但離子液體的表面張力小于水,這樣可以使用離子液體加速相分離的過程。由于離子液體具有極低蒸汽壓,所以可以通過測定表面張力的方法來測定液體的粘附力及判斷離子間的相互作用類型(隔離或定位)。

通常,離子液體具有吸濕性和粘性,而且由于離子液體價格也較貴,所以為了盡量少使離子液體,最好確保有一種可控氣氛從而長時間達到平衡來測定離子液體表面張力。目前,最常用來測定表面張力的方法有杜若依環(DNR),毛細管上升法(CR),懸滴法(PD)。而溫度,水或者其他雜質,以及離子液體的自身結構特性都會影響離子液體的表面張力。由于離子液體中離子間的庫侖力和范德華力共同作用,使得離子液體的表面張力在一定的溫度范圍內隨溫度的升高而降低;一般而言,溫度升高20度表面張力降低1到2mN m-1。水含量對表面張力的影響有一個極限值,當表面張力小于這個極限值時,水含量對表面張力測定無影響;當表面張力大于這個極限值時,表面張力隨水含量的升高而升高。陽離子對液體的表面張力有一定影響,隨著陽離子長度的增長以及末端功能化基團都會使其與極性基團結合更緊密,從而不易從表面分離,使表面張力降低。

離子液體性質

離子液體性質,指的是離子液體的物理性質(如熔點、黏度、密度、親水性)和化學特性(如熱穩定性,是否易氧化)等,離子液體性質經過合適的陽離子和陰離子組合,可以在很寬的范圍內改變。比如對水的相容性調變,對用作反應介質分離產物和催化劑非常有利。

這里通過一些性能數據說明離子液體的結構和其物化性能間的關系:

密度

離子液體的密度也是由陰離子和陽離子共同決定的。陰離子對密度有著更多的影響,通常是陰離子越大,離子液體的密度也越大。通過對含不同取代基咪唑陽離子的氯鋁酸鹽的密度比較,密度與咪唑陽離子上N – … 閱讀全文

離子液體的分類

離子液體的分類目前并無統一的方法和標準。目前的研究表明,陽離子的選擇顯著的影響離子液體的物理性質,比如:穩定性;離子液體的化學穩定性和功能性則由陰離子控制。通過對陽離子和陰離子的隨 機組合,理論上可以合成出10的18次方種離子液體。但實際可合成的離子液體數目要低幾個數量級,盡管這樣,對如此多的離子液體進行分門別類任然是一個浩大的工程。

目前科學家合成出的的離子液體有二千多種,可商業化使用的的有四百種。數千種的離子液體,考慮的角度不同,分類方法也不同。既可以按陰、陽 離子化學結構分類,也可以根據離子液體的物理化學性質劃分。離子液體目前大致有以下幾種分類方法:

按離子液體中陰、陽離子的化學結構分類

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離子液體的合成

離子液體作為新型溶劑和新型催化材料引起了人們的廣泛關注。離子液體種類繁多,改變陽離子、陰離子的組合,可以合成出各種各樣的離子液體。在分子設計理論的指導下,新型離子液體和新的合成方法不斷出現。目前,科學家對離子液體更加注重功能化、手性結構、微波法、無鹵離子等,使離子液體的合成更加高效和高收率。

離子液體的合成方法可分為兩種:直接合成法和兩步合成法。

直接合成法

也就是通過酸堿中和反應、季胺化反應等化學反應一步合成離子液體。該方法操作經濟簡便,沒有副產物,產品易純化。例如硝基乙胺離子液體就是由乙胺的水溶液與硝酸中和反應制備。

具體制備過程

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室溫離子液體

室溫離子液體是僅由離子所組成的,并室溫<或稍高于室溫)下呈液態。它與常識中的鹽在組成上相近,而其熔點必須低于室溫,所以離子液體又叫做室溫熔融鹽。但隨著對離子液體研究的發展,人們認為把熔點定義在室溫附近過于狹窄,有的離子化合物的熔點低于水的沸點但高于室溫。所以,現在學術界逐漸把熔點低于100℃的離子化合物都稱為離子液體。

離子液體發展史

第一代離子液體

1914年:Walden通過濃硝酸和乙胺反應制得發明了人類史上第一種離子液體:硝基乙胺 (EtNH3)N03,該物質熔點是12℃ 。但是,該發現沒有引起科學界的關注,這是因為由于其在空氣中很不穩定而極易發生爆炸,這是最早的離子液體,也是第一代離子液體。

1940年:RH.Hurley和T.P … 閱讀全文

離子液體應用前景

功能化離子液體的誕生決定了離子液體將會具有廣闊的應用前景。

新世紀以來室溫離子液體的研究進展日新月異。2000年,北大西洋公約組織于召開了有關離子液體的專家會議;歐盟委員會通過了一個有關離子液體的3年計劃;日本、韓國也相繼投入大量經費研究。

我國的離子液體研究較晚。目前,中國科學院蘭州化學物理研究所西部生態綠色化學研究發展中心、北京大學綠色催化實驗室、華東師范大學離子液體研究中心等機構陸續加大對離子液體的研究。華東師范大學離子液體研究中心目前已經能夠工業化量產多種咪唑類離子液體。

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