離子液體的性質(zhì)

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1、離子液體的性質(zhì)，改性和下一代1：離子液體的性質(zhì)，考慮到離子液體及其應(yīng)用的寬泛性，很難簡(jiǎn)單的概括離子液體的性質(zhì)和發(fā)展趨勢(shì)。因此著者更愿意總結(jié)離子液體的不同點(diǎn)而不是共同點(diǎn)。而且前人總結(jié)的離子液體的某些性質(zhì)也存在一定的爭(zhēng)議：例如電化學(xué)窗口，熱穩(wěn)定的長(zhǎng)久性（熱穩(wěn)定性在過去的一段時(shí)間過于看重），極性，揮發(fā)性（某些離子液體在適當(dāng)?shù)臈l件下會(huì)蒸發(fā)）。為什么會(huì)出現(xiàn)這種爭(zhēng)議呢？這是近年來所取得的改進(jìn)技術(shù)所帶來的，測(cè)量手段的進(jìn)步，知識(shí)的深化，以及那些能夠顯著影響離子液體的熱物理性質(zhì)的雜質(zhì)量化（離子色譜儀，ICP-MS）的精確性帶來的描述的準(zhǔn)確性。就

2、離子液體的物理-化學(xué)性質(zhì)而言，實(shí)驗(yàn)手段的不同，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的時(shí)限性都會(huì)對(duì)其不一致性產(chǎn)生影響。但是，離子液體還是具有廣發(fā)接受的類屬性質(zhì)。他們完全由離子組成（見表一）。舉個(gè)例子來說，在熔點(diǎn)為12攝氏度的【BMI】【PF6】系列中，離子熔化時(shí)的密度是4.8mol/l。離子液體的熔化溫度，人為地規(guī)定，要低于100攝氏度，離子度要高于99%。這些基本的類屬性質(zhì)在離子液體的書籍和數(shù)據(jù)庫（例如離子液體的熱性質(zhì)-美國標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)協(xié)會(huì)編著）中都可以找到。這里不再一一詳述-只在下文中討論一些關(guān)鍵的具有代表性的性質(zhì)。熔點(diǎn)：文獻(xiàn)中離子液體的熔點(diǎn)一定要謹(jǐn)慎

3、對(duì)待，離子液體的熔點(diǎn)具有不確定性，它們能夠經(jīng)受超冷，而且可能存在雜質(zhì)的影響。揮發(fā)性：對(duì)于典型的離子液體，正常的沸點(diǎn)與它們的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的飽和蒸汽壓有關(guān)，通過實(shí)驗(yàn)的手段確定的飽和蒸汽壓是不準(zhǔn)確的，因?yàn)殡x子液體適當(dāng)?shù)牡蜏貤l件下是不揮發(fā)的。盡管如此，還是有文獻(xiàn)可循，離子液體在200-300攝氏度的情況下會(huì)蒸發(fā)，但是當(dāng)壓力急劇下降時(shí)，揮發(fā)的速度很低，小于0.01g/H。問題是什么樣的離子是離子液體？離子液體中的離子本性可以部分解釋它們氣態(tài)時(shí)的蒸汽壓可以忽略不記的事實(shí)，也可以把它們同常規(guī)的分子溶劑區(qū)分開來。離子度的量化是定義離子液體的指

4、標(biāo)。而這些又可以通過有效的離子濃度來代替。阻燃性：與易揮發(fā)的有機(jī)溶劑相比，離子液體被證明有成為綠色溶劑的潛力，主要因?yàn)殡x子液體在環(huán)境中不易揮發(fā)而且具有阻燃性，即使是高溫。其他符合條件的溶劑也在研究當(dāng)中，但還沒有引起足夠的重視。值得一提的是，離子液體用在熱源處并不是因?yàn)樗淖枞夹?。離子液體的活性很高。它們可以代替肼及其衍生物，作為能量的供體。熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性：通過熱重分析儀推算的離子液體的熱解溫度，可以知道離子液體的熱穩(wěn)定性很好，一般大于350攝氏度。但是離子液體作為催化劑等使用時(shí)的熱穩(wěn)定的長(zhǎng)期性卻沒有什么有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)。帶有

5、【NTF2】-和【N(CN)2】-陰離子的磷類離子液體分解為易揮發(fā)的物質(zhì)要經(jīng)過明顯的幾部。分解的產(chǎn)物說明在此過程中發(fā)生過霍夫曼消去反應(yīng)或者脫烷基化反應(yīng)。含氮的離子液體不完全分解，而是發(fā)生碳化（氰基化合物則易于形成高分子化合物）。導(dǎo)電性和電化學(xué)窗口：電導(dǎo)率是評(píng)價(jià)離子液體能否既做溶劑又做電解液的重要性質(zhì)。離子液體表現(xiàn)出寬泛的電導(dǎo)率，0.1-20mS/cm。在高電導(dǎo)率的離子液體中，咪唑基類的電導(dǎo)率要比銨基類高。影響離子液體的電導(dǎo)率的因素很多，如粘度、密度、粒子大小、陰離子電荷離域效應(yīng)、聚集態(tài)以及粒子運(yùn)動(dòng)。人們現(xiàn)在引用強(qiáng)離子對(duì)效應(yīng)來解

6、釋為什么【NTF2】-基的離子液體的電導(dǎo)率比【BF4】-基的離子液體低。說到離子液體的電化學(xué)窗口，典型的離子液體在4.5-5V，與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑相比，類似或者稍低，但是比水溶劑的電解液高。四基的的銨鹽類離子液體的還原性比咪唑類穩(wěn)定，可以還原形成N-雜環(huán)碳烯?，F(xiàn)在離子液體的研究方向仍然是使之具有寬泛的電化學(xué)窗口以及良好的電導(dǎo)率。密度：有關(guān)離子液體的密度的文獻(xiàn)很多。其密度比水和有機(jī)溶劑的密度大，典型的是在1-1.6g/cm3。人們現(xiàn)在可以模擬離子液體的密度和壓力以及溫度的變化關(guān)系。粘度：從工程的角度來講，離子液體的粘度會(huì)影響其運(yùn)輸

7、性質(zhì)，例如擴(kuò)散，也可能會(huì)影響其實(shí)際的催化應(yīng)用性能。粘度在攪拌、混合和抽吸中起著重要作用。相比傳統(tǒng)融合劑的粘度，離子液體的粘度要相對(duì)較高，大約高1/3等級(jí)。大多數(shù)離子液體的粘度20-25攝氏度時(shí)在60-1110cP的范圍內(nèi)變化。低粘度的離子液體的研究仍然是未來的方向。極性：化學(xué)反應(yīng)中，極性是定義溶劑效應(yīng)的最重要的性質(zhì)之一。也是離子液體的性質(zhì)中最受爭(zhēng)議的一項(xiàng)。為什么呢？因?yàn)闃O性沒有簡(jiǎn)單的限定也沒有直接的測(cè)量工具。鉻顯色試劑試劑可以作為經(jīng)驗(yàn)性的定義極性限度的方法，但是這種量度（kamlet-taft方程）并非完全不受所用的測(cè)量分子的

8、影響。極性測(cè)量的關(guān)鍵在于找到合適的溶劑探測(cè)分子，使測(cè)量的極性盡可能的可靠，不受溶劑的其他的影響。毒性和可降解性：早期提到的離子液體由于其可忽略不計(jì)的蒸汽壓而具有的低毒性和可降解性，現(xiàn)在看來是不現(xiàn)實(shí)的。其實(shí)常見的離子液體是不易降解的。但是這是不是就意味著離子液體在實(shí)際應(yīng)用中的局