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离子液体


2012 化学——离子液体

离子液体
也许很多人还对离子液体感到很是陌生,但它对于科学家们来说已然是不再神秘的一 种绿色化学反应介质。我们知道,普通的离子化合物通常具有较高的熔点,也就是说,在室 温下常常是固体。然而离子液体,顾名思义就是一种呈液态的离子化合物,而且在室温下即 可呈液态。 它与一般的离子化合物不同的是, 它具有一个有机阳离子基团和一

个无机阴离子 基团。常见的有机阳离子基团有季铵阳离子、季膦盐阳离子、杂环芳香化合物及天然产物的 衍生物等,其中常见的是咪唑盐。无机阴离子可分为酸性、中性与碱性三种,常见的酸性无 - - - - - - 机阴离子有 Cl 、 等, Br 常见的中性无机阴离子有[BF4 ]、 6 ]、 [PF [SbF6 ]、 [CuCl2 ]、 [AlCl4 - - - - - - ]、[CF3SO3 ]等,常见的碱性无机阴离子有[Cu2Cl3 ]、[Cu3Cl4 ]、[Al2Cl7 ]、[Al3Cl10 ]等。 此外还有杂多阴离子、碳硼阴离子等较复杂的无机阴离子。 离子液体作为一种新型的反应介质,具备了以下十点特性: (1)由于同时含有有机阳离子和无机阴离子,离子液体对无机和有机材料表现出良好的 溶解能力;(2)通常含有弱配合离子,所以它们具有高极化潜力而非配合能力;(3)与一些有 机溶剂不互溶, 可以提供一个非水极性可调的两相体系, 憎水离子液体可以作为可以作为一 个水的非共溶极性相使用;(4)离子液体具有非挥发性特性,蒸汽压可忽略,因此可以用在 高真空体系中,同时可减少因挥发而产生的环境污染问题;(5)室温离子液体通常在 300℃ 范围内为液体,有利于动力学控制;(6)表现出 Bronsted, Lewis, Franklin 酸及超强酸酸性; (7)不可燃,毒性小;(8)通过改变组成比例调节 Lewis 酸性和其他物理化学性质;(9)导电性 好,具有较宽的电化学窗口;(10)相当便宜且易于制备。 在普通的离子液体的制备过程中存在着两种干扰因素:其一是卤素离子,可用 AgNO3 测定其含量,在反应中充分地搅拌、延长反应时间、使用离子交换树脂等方法可以减少产品 中卤素离子的含量; 其二是水, 一般采用 1 HNMR 等来测定水的含量, 可以借助无水 MgSO4、 旋转蒸发、大于 80℃真空干燥等方式除水。 离子液体有许多用途。比如在核废料循环中,向离子液体中加入氧化剂,可以使 U 4 ? 转 变为 U 6 ? ,使 Pu 4 ? 转变为 Pu 6 ? 而溶解。另一种主要用途,同时也是目前科学家们的主要研 究方向就是利用离子液体吸收 CO2 从而缓解温室效应。经过多年的研究科学家们发现了如 下规律:CO2 的溶解度随压力的升高迅速增大,随温度的上升而减小;阴离子在离子液体吸 收的过程中起主导作用,而阳离子的作用较小;阴离子的含氟量越高,CO2 的溶解度越大, 阳离子的氟化对吸收 CO2 的促进作用小于阴离子的氟化;醚类官能团以及有分支的长烷基 链可以促进 CO2 的溶解。 目前科学家们正致力于利用离子液体的可人为创造性设计出更多的功能性离子液体, 我们也希望离子液体能够在化学与生活中起到更大的作用,为人类造福。

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