離子液體的優(yōu)點(diǎn)

離子液體的優(yōu)點(diǎn)及其廣泛。作為一種能在常溫下呈現(xiàn)液態(tài)的新型的離子化合物,它有著分子級(jí)液體所不具有的諸多特性。

一、離子液體蒸汽壓很低(減少毒性)確定了其無(wú)味、化學(xué)穩(wěn)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(fā)而帶來(lái)的環(huán)境污染;
二、離子液體能溶解大多數(shù)無(wú)機(jī)物、金屬配合物、金屬有機(jī)化合物、有機(jī)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(zhì)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(xiàn)強(qiáng)酸性,在一定條件下,其酸強(qiáng)度可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于無(wú)水的硫酸。

離子液體的酸性可分為L(zhǎng)ewis酸性、Br?nsted酸性

離子液體研究進(jìn)展

國(guó)際動(dòng)態(tài):

值得指出的是,盡管離子液體研究的熱潮在20世紀(jì)90年代末已初現(xiàn)端倪,但是英國(guó)的Seddon和美國(guó)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(huì)上湊齊約5O個(gè)相關(guān)的化學(xué)家都比較困難。就在近2一3年以來(lái),離子液體已迅速成為化學(xué)化工等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。開展研究的國(guó)家從原來(lái)的英國(guó)、美國(guó)、法國(guó)迅速延伸至德國(guó)、日本、澳大利亞、韓國(guó)和中國(guó)等。發(fā)表的研究論文數(shù)量從2000年的一年約10篇到目前的一周幾十篇。離子液體研究被科學(xué)期刊,如《科學(xué)》《自然》 ,《化學(xué)評(píng)述》,《應(yīng)用化學(xué)》 … 閱讀全文

離子液體的缺點(diǎn)

離子液體作為一個(gè)誕生剛過(guò)百年的新生物,其自然還擁有很多缺點(diǎn)。新世紀(jì)之前,離子液體的缺點(diǎn)主要如下:

爆炸

1914年,當(dāng)離子液體硝基乙胺被發(fā)明的時(shí)候,其不穩(wěn)定性可與炸藥相比,稍不注意就會(huì)發(fā)生爆炸。該離子液體的性質(zhì)跟今天的離子液體已經(jīng)完全不同,現(xiàn)在人們使用的離子液體都是及其穩(wěn)定的,即使用火燃燒也不會(huì)點(diǎn)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(qiáng)、穩(wěn)定性好、原料適用性強(qiáng)、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)揮離子液體固有的Lewis酸性可以催化酯化反應(yīng)、付氏烷基化反應(yīng)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(yīng)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(shù)離子液體的表面張力高于有機(jī)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(guò)程。由于離子液體具有很低蒸汽壓,所以可以通過(guò)測(cè)定表面張力的方法來(lái)測(cè)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(jià)格也較貴,所以為了盡量少使離子液體,要確保有一種可控氣氛從而長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到平衡來(lái)測(cè)定離子液體表面張力。目前,常用來(lái)測(cè)定表面張力的方法有杜若依環(huán)(DNR),毛細(xì)管上升法(CR),懸滴法(PD)。而溫度,水或者其他雜質(zhì),以及離子液體的自身結(jié)構(gòu)特性都會(huì)影響離子液體的表面張力。由于離子液體中離子間的庫(kù)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(nèi)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(duì)表面張力的影響有一個(gè)臨界值,當(dāng)表面張力小于這個(gè)臨界值時(shí),水含量對(duì)表面張力測(cè)定無(wú)影響;當(dāng)表面張力大于這個(gè)臨界值時(shí),表面張力隨水含量的升高而升高。陽(yáng)離子對(duì)液體的表面張力有一定影響,隨著陽(yáng)離子長(zhǎng)度的增長(zhǎng)以及末端功能化基團(tuán)都會(huì)使其與polarity基團(tuán)結(jié)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(zhì)

離子液體性質(zhì),指的是離子液體的物理性質(zhì)(如熔點(diǎn)、黏度、密度、親水性)和化學(xué)特性(如熱穩(wěn)定性,是否易氧化)等,離子液體性質(zhì)經(jīng)過(guò)合適的陽(yáng)離子和陰離子組合,可以在很寬的范圍內(nèi)改變。比如對(duì)水的相容性調(diào)變,對(duì)用作反應(yīng)介質(zhì)分離產(chǎn)物和催化劑非常有利。

這里通過(guò)一些性能數(shù)據(jù)說(shuō)明離子液體的結(jié)構(gòu)和其物化性能間的關(guān)系:

密度

離子液體的密度也是由陰離子和陽(yáng)離子共同決定的。陰離子對(duì)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(guò)對(duì)含不同取代基咪唑陽(yáng)離子的氯鋁酸鹽的密度比較,密度與咪唑陽(yáng)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(wú)統(tǒng)一的方法和標(biāo)準(zhǔn)。目前的研究表明,陽(yáng)離子的選擇顯著的影響離子液體的物理性質(zhì),比如:穩(wěn)定性;離子液體的化學(xué)穩(wěn)定性和功能性則由陰離子控制。通過(guò)對(duì)陽(yáng)離子和陰離子的隨 機(jī)組合,理論上可以合成出10的18次方種離子液體。但實(shí)際可合成的離子液體數(shù)目要低幾個(gè)數(shù)量級(jí),盡管這樣,對(duì)如此多的離子液體進(jìn)行分門別類任然是一個(gè)浩大的工程。

目前科學(xué)家合成出的的離子液體有二千多種,可商業(yè)化使用的的有四百種。數(shù)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(yáng) 離子化學(xué)結(jié)構(gòu)分類,也可以根據(jù)離子液體的物理化學(xué)性質(zhì)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(yáng)離子的化學(xué)結(jié)構(gòu)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(guān)注。離子液體種類繁多,改變陽(yáng)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(shè)計(jì)理論的指導(dǎo)下,新型離子液體和新的合成方法不斷出現(xiàn)。目前,科學(xué)家對(duì)離子液體更加注重功能化、手性結(jié)構(gòu)、微波法、無(wú)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(guò)酸堿中和反應(yīng)、季胺化反應(yīng)等化學(xué)反應(yīng)一步合成離子液體。該方法操作經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便,沒(méi)有副產(chǎn)物,產(chǎn)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(yīng)制備。

具體制備過(guò)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(tài)。它與常識(shí)中的鹽在組成上相近,而其熔點(diǎn)必須低于室溫,所以離子液體又叫做室溫熔融鹽。但隨著對(duì)離子液體研究的發(fā)展,人們認(rèn)為把熔點(diǎn)定義在室溫附近過(guò)于狹窄,有的離子化合物的熔點(diǎn)低于水的沸點(diǎn)但高于室溫。所以,現(xiàn)在學(xué)術(shù)界逐漸把熔點(diǎn)低于100℃的離子化合物都稱為離子液體。

離子液體發(fā)展史

一代離子液體

1914年:Walden通過(guò)濃硝酸和乙胺反應(yīng)制得發(fā)明了人類史上離子液體:硝基乙胺 (EtNH3)N03,該物質(zhì)熔點(diǎn)是12℃ 。但是,該發(fā)現(xiàn)沒(méi)有引起科學(xué)界的關(guān)注,這是因?yàn)橛捎谄湓诳諝庵泻懿环€(wěn)定而易發(fā)生爆炸,這也是一代離子液體。

1940年:RH.Hurley和T.P … 閱讀全文

離子液體應(yīng)用前景

功能化離子液體的誕生決定了離子液體將會(huì)具有廣闊的應(yīng)用前景。

新世紀(jì)以來(lái)室溫離子液體的研究進(jìn)展日新月異。2000年,北大西洋公約組織于召開了有關(guān)離子液體的專家會(huì)議;歐盟委員會(huì)通過(guò)了一個(gè)有關(guān)離子液體的3年計(jì)劃;日本、韓國(guó)也相繼投入大量經(jīng)費(fèi)研究。

我國(guó)的離子液體研究較晚。目前,中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所西部生態(tài)綠色化學(xué)研究發(fā)展中心、北京大學(xué)綠色催化實(shí)驗(yàn)室、華東師范大學(xué)離子液體研究中心等機(jī)構(gòu)陸續(xù)加大對(duì)離子液體的研究。華東師范大學(xué)離子液體研究中心目前已經(jīng)能夠工業(yè)化量產(chǎn)多種咪唑類離子液體。

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