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

通过对1984 至今发表的有关离子液体物性的文献中所有提到过的离子液体的阴、阳离子进行区分和编号,我们发现共有阳离子19大类,7种;阴离子8大类,55种。

正离子主要有5类:

1.烷基取代的咪唑阳离子,包括N,N-二烷基取代[RR′Im]+离子和2或4位亦被取代的[RR′R″Im]+离子;

2.烷基取代的吡啶阳离子[RPy]+;

3.烷基季铵阳离子[NRxH4-x ]+;

4.烷基季鏻阳离子[PRxH4-x ]+;

5.烷基锍阳离子。

其中,对烷基取代的咪唑离子和烷基取代的吡啶离子研究较多

负离子主要有两大类:

1.卤化盐。阴离子主要有对水极其敏感的氯铝酸根离子,如AlCl4-(或AlBr3),其制备方法是将固体的卤化盐与AlCl3混合即可得液态的离子液体,但因放热量大,通常可交替将2种固体一点一点地加入已制好的同种离子液体中以利于散热。此类离子液体被研究得较早,对以其为溶剂的化学反应研究也较多。此类离子液体具有离子液体的许多优点,其缺点是对水极其敏感,要完全在真空或惰性气氛下进行处理和应用,质子和氧化物杂质的存在对在该类离子液体中进行的化学反应有决定性的影响。此外因AlCl3遇水会放出HCl,对皮肤有刺激作用。

2:新离子液体,是在1992年发现[ emim ]BF4的熔点为12 ℃以来发展起来的。这类阴离子构成的离子液体在水和空气中性质很稳定,它们为BF4- ,PF6- ,CF3COO- ,CF3SO3- 和SbF6- 等。这类离子液体不同于AlCl3离子液体,其组成是固定的,而且其中许多品种对水、对空气稳定,因此近几年取得惊人进展。[center][center][center]其正离子多为烷基取代的咪唑离子[ R1 R3 im ] + ,如[ bmim ] + ,负离子多用BF4-、PF6- ,也有NO-2、ClO-4、CF3SO3-、(CF3SO2)2N-、C3F7COO-、C4F9SO3、CF3COO- 、(CF3SO2)3C- 、(C2F5SO2)3C- 、(C2F5SO2)2N-、SbF6-、AsF6为负离子的离子液体要注意防止爆炸(特别是干燥时)。

离子液体种类繁多,改变阳离子和阴离子的不同组合,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、烷基钅翁阳离子、N-烷基吡啶阳离子和N, N ’- 二烷基咪唑阳离子等,其中最常见的为N, N’-二烷基咪唑阳离子。离子液体合成大体上有2种基本方法:直接合成法和两步合成法。

按照酸碱性分类

国外科学家MacFarlane等人提出按照酸碱性的不同把离子液体大致分成三种类型,即酸性离子液体、碱性离子液体和中性离子液体

离子液体是一种新型的材料,不同的视角,不同的物化性质的划分都会带来离子液体分类方法的变化。现在每年都有新的离子液体被发现,新的分类方法也在呈现,为此,我们会持续为您报道。

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