离子液体的优点

离子液体的优点及其广泛。作为一种能在常温下呈现液态的新型的离子化合物,它有着分子级液体所不具有的诸多特性。

一、离子液体蒸汽压极低(减少毒性)确定了其无味、化学稳定性高确保其不燃(安全),因此可用于高真空体系中,并可减少因挥发而带来的环境污染;
二、离子液体能溶解大多数无机物、金属配合物、金属有机化合物、有机物和高分子材料(聚乙烯、PTFE
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酸性离子液体

酸性离子液体就是指可以提供质子或者得到电子的离子液体,其PH值小于7,溶液呈酸性。离子液体可以呈现强酸性,在一定条件下,其酸强度可以远远大于纯度100%的硫酸。

离子液体的酸性可分为Lewis酸性、Brønsted酸性

离子液体研究进展

国际动态:

值得指出的是,尽管离子液体研究的热潮在20世纪90年代末已初现端倪,但是英国的Seddon和美国的Rogers教授于2000年4月在希腊克里特岛举办的离
子液体研讨会上凑齐约5O个相关的化学家都比较困难。就在近2一3年以来,离子液体已迅速成为化学化工等领域的研究热点之一。开展研究的国家从原来的英国、美国、法国迅速延伸至德国、日本、澳大利亚、韩国和中国等。发表的研究论文数量从2000年的一年约10篇到目前的一周几十篇。离子液体研究被国际著名科学期刊,如《科学》《自然》 ,《化学评述》,《应用化学》 … 阅读全文

离子液体的缺点

离子液体作为一个诞生刚过百年的新生物,其自然还拥有很多缺点。新世纪之前,离子液体的缺点主要如下:

爆炸

1914年,当第一种离子液体硝基乙胺被发明的时候,其不稳定性可与炸药相比,稍不注意就会发生爆炸。该离子液体的性质跟今天的离子液体已经完全不同,现在人们使用的离子液体都是及其稳定的,即使用火燃烧也不会点着。

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离子液体催化剂

离子液体催化剂具有活性高、催化效果强、稳定性好、原料适用性强、生产成本低等优点。发挥离子液体固有的Lewis酸性可以催化酯化反应、付氏烷基化反应等;或有目的地合成具有特殊催化性能的催化剂,如Mj等将含有羟基的咪唑基与十六烷基吡啶键合,合成用于催化Baylis-Hillman反应的新型离子液体等。

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离子液体的表面张力

目前为止,大多数离子液体的表面张力高于有机溶剂,但离子液体的表面张力小于水,这样可以使用离子液体加速相分离的过程。由于离子液体具有极低蒸汽压,所以可以通过测定表面张力的方法来测定液体的粘附力及判断离子间的相互作用类型(隔离或定位)。

通常,离子液体具有吸湿性和粘性,而且由于离子液体价格也较贵,所以为了尽量少使离子液体,最好确保有一种可控气氛从而长时间达到平衡来测定离子液体表面张力。目前,最常用来测定表面张力的方法有杜若依环(DNR),毛细管上升法(CR),悬滴法(PD)。而温度,水或者其他杂质,以及离子液体的自身结构特性都会影响离子液体的表面张力。由于离子液体中离子间的库仑力和范德华力共同作用,使得离子液体的表面张力在一定的温度范围内随温度的升高而降低;一般而言,温度升高20度表面张力降低1到2mN m-1。水含量对表面张力的影响有一个极限值,当表面张力小于这个极限值时,水含量对表面张力测定无影响;当表面张力大于这个极限值时,表面张力随水含量的升高而升高。阳离子对液体的表面张力有一定影响,随着阳离子长度的增长以及末端功能化基团都会使其与极性基团结合更紧密,从而不易从表面分离,使表面张力降低。

离子液体性质

离子液体性质,指的是离子液体的物理性质(如熔点、黏度、密度、亲水性)和化学特性(如热稳定性,是否易氧化)等,离子液体性质经过合适的阳离子和阴离子组合,可以在很宽的范围内改变。比如对水的相容性调变,对用作反应介质分离产物和催化剂非常有利。

这里通过一些性能数据说明离子液体的结构和其物化性能间的关系:

密度

离子液体的密度也是由阴离子和阳离子共同决定的。阴离子对密度有着更多的影响,通常是阴离子越大,离子液体的密度也越大。通过对含不同取代基咪唑阳离子的氯铝酸盐的密度比较,密度与咪唑阳离子上N – … 阅读全文

离子液体的分类

离子液体的分类目前并无统一的方法和标准。目前的研究表明,阳离子的选择显著的影响离子液体的物理性质,比如:稳定性;离子液体的化学稳定性和功能性则由阴离子控制。通过对阳离子和阴离子的随 机组合,理论上可以合成出10的18次方种离子液体。但实际可合成的离子液体数目要低几个数量级,尽管这样,对如此多的离子液体进行分门别类任然是一个浩大的工程。

目前科学家合成出的的离子液体有二千多种,可商业化使用的的有四百种。数千种的离子液体,考虑的角度不同,分类方法也不同。既可以按阴、阳 离子化学结构分类,也可以根据离子液体的物理化学性质划分。离子液体目前大致有以下几种分类方法:

按离子液体中阴、阳离子的化学结构分类

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离子液体的合成

离子液体作为新型溶剂和新型催化材料引起了人们的广泛关注。离子液体种类繁多,改变阳离子、阴离子的组合,可以合成出各种各样的离子液体。在分子设计理论的指导下,新型离子液体和新的合成方法不断出现。目前,科学家对离子液体更加注重功能化、手性结构、微波法、无卤离子等,使离子液体的合成更加高效和高收率。

离子液体的合成方法可分为两种:直接合成法和两步合成法。

直接合成法

也就是通过酸碱中和反应、季胺化反应等化学反应一步合成离子液体。该方法操作经济简便,没有副产物,产品易纯化。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

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室温离子液体

室温离子液体是仅由离子所组成的,并室温<或稍高于室温)下呈液态。它与常识中的盐在组成上相近,而其熔点必须低于室温,所以离子液体又叫做室温熔融盐。但随着对离子液体研究的发展,人们认为把熔点定义在室温附近过于狭窄,有的离子化合物的熔点低于水的沸点但高于室温。所以,现在学术界逐渐把熔点低于100℃的离子化合物都称为离子液体。

离子液体发展史

第一代离子液体

1914年:Walden通过浓硝酸和乙胺反应制得发明了人类史上第一种离子液体:硝基乙胺 (EtNH3)N03,该物质熔点是12℃ 。但是,该发现没有引起科学界的关注,这是因为由于其在空气中很不稳定而极易发生爆炸,这是最早的离子液体,也是第一代离子液体。

1940年:RH.Hurley和T.P … 阅读全文

离子液体应用前景

功能化离子液体的诞生决定了离子液体将会具有广阔的应用前景。

新世纪以来室温离子液体的研究进展日新月异。2000年,北大西洋公约组织于召开了有关离子液体的专家会议;欧盟委员会通过了一个有关离子液体的3年计划;日本、韩国也相继投入大量经费研究。

我国的离子液体研究较晚。目前,中国科学院兰州化学物理研究所西部生态绿色化学研究发展中心、北京大学绿色催化实验室、华东师范大学离子液体研究中心等机构陆续加大对离子液体的研究。华东师范大学离子液体研究中心目前已经能够工业化量产多种咪唑类离子液体。

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