基于离子液体――绿色溶剂的制备和应用分析.pdf

基于离子液体――绿色溶剂的制备和应用分析摘要离子液体能够循环反复利用，以便降低对自然环境造成的破坏，所以也被人们称作绿色溶剂。本文首先介绍了离子液体的基本概念，然后探讨了这种溶剂的实际制备方法，最后分析了该溶剂的具体应用，希望能对离子液体将来的研究发展，起到一定积极影响。关键词离子液体；绿色溶剂；制备；应用；分析中图分类号O69文献标识码A文章编号1674-6708（2016）164-0173-02当前，人们能够制作的离子液体已经达到了上百种。离子液体也称为绿色溶剂，能够运用于物质分离和化学反应的过程中，尤其是催化反应及电化学，并且已经获得可观的成果。对离子液体进行科学研究和应用，可以突破传统化学理念的束缚，从而带动各行各业发展，给人类社会带来极大好处。1离子液体的基本概念离子液体就是在室内正常温度左右呈液体形态的，通过离子而组成的物质，也可以称之为室温离子液体，英文写作room？temperature？ionic？liquid。或者叫做室温熔融盐，英文写作temperature？molten？salts，以及有机离子液体等。在当前这种溶剂还没有获得一致的称呼，而大多数情况下都被叫做离子液体。现阶段正在研究当中的离子液体大致可分为4种，即烷基季铵离子[NRxH4-x]+，还有烷基季磷离子[PRxH4-x]+等。二烷基所代替的咪唑离子通常可以叫做N或是N’-二烷基代替的咪唑离子，简单记载成[R1R3im]+，如果二位中还有取代基R2，就可记作[R1R2R3im]+、N-烷基所取代的吡啶离子可以记为[RPy]+。按照多数负离子的基本特点，可以把离子液体分成2个类别：第一是卤化盐（正离子也属于以上4类）+AlCl3（这一名称中，Cl也可以选用Br进行替代），比如[bmim]Cl-AlCl3通常情况下也可以写成[bmim]？AlCl4，假设AlCl3的摩尔分数x=0.5，则属于中性，若x0.5，则是酸性。具体制备方式是，把固体卤化盐和AlCl3加在一起，就可以得到液化的离子液体。但由于放热量过高，可以轮换着把两类固体慢慢加到制作完成的同种离子液体内，从而完成散热。另一种离子液体，也可叫做新离子液体，最早是于20世纪末期发现[emim]BF4熔点为12℃，此后慢慢推广开来。这种离子液体与AlCl3有所区别，它的构成不会发生变化，并且内部很多种类对水与空气都是相对固态的。其正离子大多属于烷基代替的咪唑离子[R1R3im]+，比如[bmim]+，负离子BF4-、BF6-，还有三氟甲磺酸根、三氟甲基磺酰、三氟醋酸、三氟乙酸、三氟甲基磺酰、氟锑酸、二氧化氮等，以NO3-ClO4-为负离子的离子液体需要特别提防，以免其发生爆炸。2离子液体的实际制备方法2.1复分解反应方法把离子液体[emim]BF4作为例子，1992年时运用了如下方法：[emim]Cl+AgBF4AgCl↓+[emim]BF4所用AgBF4根据以下反应制备可得：Ag2O+2HBF4（aq）2AgBF4+H2O到了1997年，又有人发现了可以不用Ag盐的制备方法，用化学式表示为：[emim]Cl+NH4BF4NH4Cl↓+[emim]BF4相关资料中介绍了不少关于离子液体的制作方式，该方式中复分解的产物包括了氯化锂、氯化银、氯化铯等元素。2.2酸碱中和法以离子液体[emim]PF6（熔点是58℃）作为例子，按照酸碱中和法，可以用以下化学式表示：[emim]Cl+HPF6（aq）？[emim]PF6↓+HCl再比如，在1，1，1―三氯乙烷内部，化学式为：[Rim]+MeCF3SO3[Rmim]+CF3SO32.3咪唑盐的制作方法咪唑盐目前很难买到，因此需要自己制作，以[emim]Br和[bmim]Br的制作方法为例子，其化学式是：C2H5Br+[mim][emim]Br↓新蒸的溴乙烷，将1，1，1-三氯乙烷作为溶剂，在Ar的气氛中制作，则化学式为：C4H9Br+[mim][bmim]Br（粘液含量为64%）以下同上。大量运用Ag盐制作离子液体会耗费过多资金，虽然AgCl内部的Ag能够回收再利用，而现在离子液体的制作金额基本是传统有机溶液制作金额的2倍以上，这也是离子液体至今没有大量运用于工业领域的因素之一。而从现阶段情况看，人们对离子液体的制备方法与功能的研究越来越完善，离子液体运用量不断增大，生产量上升，成本自然也会随之下降。3离子液体――绿色溶剂的具体应用分析3.1离子液体分离过程中的应用分析美国Alabama大学中Rogers带领的小组分析了苯所产生的物质在离子液体的相[bmim]PF6与水相内部的分配数据，并将其和辛醇或水之间的分配系数展开对比，发现？[bmim]PF6不能在水里溶化，也不能在空气中挥发，因此在蒸馏的过程中不会遭到损坏，还能够反复使用。这种元素不会对水源或者大