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1、http：//hxtb.icas.ac.cn化學通報2002年第4期·243·離子液體研究進展1，21121!石家華孫遜楊春和高青雨李永舫（1中國科學院化學研究所分子科學中心北京100080；2河南大學潤滑與功能材料實驗室開封475001）摘要離子液體作為一類新型的環(huán)境友好的“綠色溶劑”，具有很多獨特的性質(zhì)，在很多領域有著誘人的應用前景。本文對離子液體的合成、結(jié)構(gòu)、性能及應用等方面的研究進展進行了綜述。關(guān)鍵詞離子液體合成方法溶劑液-液提取電化學研究AbstractIonicIiguids，asac
2、IassofnoveIenvironmentaIbenign“greensoIvents”thathaveremarkabIenewpropertiesandpromisingappIicationsinmanyfieIds，arereceivingmoreandmoreattentions.Inthispaper，somerecentresearchdeveIopmentsonthesyntheticmethods，structure，propertiesandpotentiaIappIicat
3、ionsoftheionicIiguidsarereviewed.KeywordsIonicIiguids，Syntheticmethod，SoIvent，Liguid-Iiguidextraction，EIectrochemicaIstudy［1］離子液體（IonicIiguids）就是完全由離子組成的液體，是低溫（<100C）下呈液態(tài)的鹽，也稱為低溫熔融鹽，它一般由有機陽離子和無機陰離子所組成。早在1914年就發(fā)現(xiàn)了第一個離子液體［2］［3］———硝基乙胺，但其后此領域的研究進展緩慢，直到19
4、92年，Wikes領導的研究小組合成了低熔點、抗水解、穩(wěn)定性強的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體（［EMIM］BF）后，離子液體的研4究才得以迅速發(fā)展，隨后開發(fā)出了一系列的離子液體體系。最初的離子液體主要用于電化學研究，［4］近年來離子液體作為綠色溶劑用于有機及高分子合成受到重視。與傳統(tǒng)的有機溶劑和電解質(zhì)相比，離子液體具有一系列突出的優(yōu)點：（1）幾乎沒有蒸氣壓，不揮發(fā)；無色、無嗅；（2）具有較大的穩(wěn)定溫度范圍，較好的化學穩(wěn)定性及較寬的電化學穩(wěn)定電位窗口；（3）通過陰陽離子的設計可調(diào)節(jié)其對無
5、機物、水、有機物及聚合物的溶解性，并且其酸度可調(diào)至超酸。目前對離子液體的研究主要集中在新型離子液體的合成、其物理和化學特性的表征及其作為溶劑和電解質(zhì)的應用研究等方面。本文主要介紹離子液體的合成、結(jié)構(gòu)和性能等方面的研究進展及其廣闊的應用前景。1離子液體的合成離子液體種類繁多，改變陽離子/陰離子的不同組合，可以設計合成出不同的離子液體。一般陽離子為有機成分，并根據(jù)陽離子的不同來分類。離子液體中常見的陽離子類型有烷基銨陽離子、烷基陽離子、!-烷基吡啶陽離子和!，!'-二烷基咪唑陽離子等（如圖1），其中最
6、常見的為!，!'-二烷基咪唑陽離子。離子液體合成大體上有兩種基本方法：直接合成法和兩步合成法。1.1直接合成法就是通過酸堿中和反應或季銨化反應一步合成離子液體，操作經(jīng)濟簡便，沒有副產(chǎn)物，產(chǎn)品易［2］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。具體制備過程是：中石家華男，29歲，碩士生，現(xiàn)從事離子液體和導電高分子研究。!聯(lián)系人國家自然科學基金資助項目（20004010）2001-03-15收稿，2001-06-15修回·244·化學通報2002年第4期http：//hxtb.i
7、cas.ac.cn烷基銨陽離子烷基陽離子!，!*-二烷基咪唑陽離子!-烷基吡啶陽離子圖1離子液體中常見的陽離子類型Fig.1Commoncationsofionicliguids和反應后真空除去多余的水，為了確保離子液體的純凈，再將其溶解在乙腈或四氫呋喃等有機溶劑［5］中，用活性炭處理，最后真空除去有機溶劑得到產(chǎn)物離子液體。最近，Hirao等用此法合成了一系列不同陽離子的四氟硼酸鹽離子液體。另外，通過季銨化反應也可以一步制備出多種離子液［6］體，如1-丁基-3-甲基咪唑鹽［BMIM］［CF3SO3
8、］、［BMIM］Cl等。1.2兩步合成法如果直接法難以得到目標離子液體，就必須使用兩步合成法。首先，通過季銨化反應制備出含--目標陽離子的鹵鹽（［陽離子］X型離子液體）；然后用目標陰離子Y置換出X離子或加入Lewis酸MX"來得到目標離子液體，如圖2。在第二步反應中，使用金屬鹽MY（常用的是AgY或NH4Y）時，產(chǎn)生AgX沉淀或NH、HX氣體而容易除去；加入強質(zhì)子酸HY，反應要求在低溫攪拌條件下進行，然3［7］后多次水洗至中性，用有機溶劑提取離子液體，最后真空除去有機溶劑得到純凈的
