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但离子液体自身并非 “绿色”产物—某些离子液
日期:2019-11-16

  离子液体 ionic liquids 离子液体 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 离子液体简介 离子液体的特征 离子液体的物理化学性质 离子液体的毒性 离子液体的使用 离子液体的选择 离子液体的举例申明 离子液体瞻望 参考文献 离子液体简介 ? 离子液体是由正负离子构成、正在室温下呈 液态的无机盐。 ? 离子液体因具有不易挥发、导电性强、黏 度大、蒸气压小、性质不变、可设想性、 对很多物质有优良的消融性及无污染等优 点被称之为“绿色溶剂” 离子液体的阳离子 离子液体的阴离子 ? 按照构成离子液体的阴离子分歧可将离子液体分为两类: 卤化盐类和非卤化盐类 1.卤化盐类离子液体研究得较早,将固体的卤化盐取AICI3混 合即可得液态的离子液体。卤化盐类离子液体具有离子液 体的很多长处,但对水极其,需要正在完全实空或惰性的 氛围下进行处置。 2.非卤化盐类离子液体构成固定,并且大部门对水和空气不变。 该类阴离子次要包罗:BF4-、PF6-、CF3COO-、C3F7COO-、 CF3S03-、C4F9SO3-、(C4F9SO2)N-、(C2F5SO2)N-、SbF6-、 AsF6-、CB11H12-、MeSO4-、C8H17SO4-等 ? 1996年BonhoteP.和DiasA.采用固定阴离子,即改 变咪唑上分歧的代替基的方式,系统的合成 了一系列离子液体,制得35个咪唑离子液体,详 细引见了很多合成方式及各类性质如熔点、取水 的消融性、粘度、电导率、密度、折射率及随t变 化的测定。并得出以下三点结论;(1)非对称的 阳离子比对称性的阳离子构成的离子液体有较低 的熔点;(2)离子之间若是构成氢键,熔点 升高,粘度增大;(3)阳离子带长链代替基的离 子液体取无机溶剂的互溶性添加。 [文献rgChem,1996,35:1168. 离子液体的特征 1)没有显著的蒸气压 一方面它不会成为蒸气扩散到大气中去,而形成污染, 因而被人们认为是一种“绿色溶剂; 另一方面,它能够有很宽的液态范畴(有的可达约300°C)。 因而,采用液体离子做为反映溶剂,人们能够正在更大的温度 范畴内研究和节制反映。 2)离子液体中的正负离子能够由无机离子和无机离子配合组 成。具有很好的消融性,同时,因为它们大多为非质子溶 剂,能够大大削减溶剂化,消融正在此中的化合物能够有很高 的反映活性。 离子液体的特征 3)因为完全由离子构成,因而离子液体凡是都具有优良的导电 性。 4)构成离子液体的无机离子能够调整和润色,正在理论上能够 组合出离子液体的品种数量庞大,按照分歧的用处和场所, 对溶剂的分歧要求,能够有更大的选择空间。 5)离子液体一般不成燃,大多具有较好的热不变性和化学不变 性;能够收受接管,反复利用,利于环保。 6)粘度低,热容大(相对桂油、石油醚等高沸点溶剂)。 离子液体的物理化学性质—密度 ? 离子液体的密度次要由离子的类型而定,阴离 子对密度的影响愈加较着。 ? 凡是阴离子越大,离子液体的密度越大,而无机阳离 子的体积越大,离子液体的密度越小,阳离子布局的 细小变化都能够使离子液体的密度获得精细的调 整。 ? 除了一些吡咯盐和胍盐密度正在0.9~0.97 g/cm3范畴 内,所有咪唑离子液体的密度都大于1 g/cm3,其他大 部门手子液体的密度都大致正在1.1~1.6 g/cm3之间, 这意味着凡是正在两相使用中它们比水更沉。 离子液体的物理化学性质—粘度 ? 离子液体的一个很主要的性质是黏度,取传 统无机溶剂比拟,离子液体的黏度凡是要高 出1~3个数量级。 ? 正在大大都的使用中,离子液体能够取其他低 黏合物夹杂利用的。 ? 对温度改变和污染物的存正在高度的, 温度的细小升高或者少量杂质的存正在,城市 导致离子液体的黏度较着降低。 离子液体的物理化学性质—概况张力 ? 概况张力的素质是因为界面上或质点受力不 平均而发生的。 ? 从总体上说,离子液体正在空气中的概况张力数值比 保守溶剂(如正己烷,1.8 Pa· cm)高,但低于水的概况 张力(7.3 Pa· cm)。 ? 离子液体的概况张力受布局的影响较大,阴离子相 同时,概况张力随阳离子尺寸添加而增大。对于阳 离子不异的离子液体,一般来说,正在不异温度下,离 子液体的概况张力随阴离子尺寸的增大而增大 ? 离子液体的概况张力随碳原子数添加,概况张力减 小。 离子液体的物理化学性质—酸性和 配位能力 ? 离子液体的酸性和配位要由阴离子 的性质所决定。 ? 通过选择阴离子的类型能够获得多种介于 强碱/强配位能力取强酸/非配位能力之间的 介质,而无机合成顶用到的多是中性的弱配 位感化的阴离子,如BF4-和PF6-。百尊娱乐 离子液体的物理化学性质—极性 ? 极性机能间接影响到反映的难易程度 ? 如以1-烷基-3-甲基咪唑为阳离子的离子液 体,其极化能力仅相当于短链的醇类,而且随 着烷基链长的添加而削弱,改变阴离子的种 类对极化能力影响不大。 离子液体的毒性 ? 离子液体因没有蒸气压,正在利用过程中本身不会构成挥发 性无机物而被称为“绿色产物”,但离子液体本身并非 “绿色”产物—某些离子液体以至是有毒的 ? 从离子液体的制备、再生和措置过程看:目前用于制备离 子液体的次要原料(烷基代替咪唑、烷基代替吡啶、烷基 代替盐和烷基代替铵盐等)大多是挥发性无机物;而离子液 体的再生过程次要是采器具有挥发性的保守无机溶剂进行 萃取的过程;某些离子液体本身是有毒且难以生物降解的。 因而,正在离子液体大规模使用前需对其使用风险进行评价。 离子液体的使用 1. 离子液体正在无机合成中的使用,,如氧化还原反 应,加成缩合反映,C一C偶联反映,沉排反映等。 2. 离子液体正在催化反映中的使用。离子液体做为催 化剂能够改变化学反映的机理,提高反映速度和 选择性,添加产率,并且离子液体能够轮回利用。 3. 离子液体正在电化学中的使用。离子液体已正在电池 手艺、电化学合成、电堆积和电抛光等范畴获得 了使用。 离子液体的使用 4.离子液体正在色谱阐发中的使用 离子液体正在色谱阐发范畴的使用次要集中正在气相色谱、高 效液相色谱和毛细管电泳色谱上。 ①离子液体正在气相色谱中次要用做固定相,能够耐高温,而 且不变性和选择性都很高,出格是当阐发非极性和中极性 样品时,分手结果最好,近年来也开辟出了手性离子液 体固定相和新型离子液体改性固定相。 ②离子液体正在高效液相色谱中既能够做固定相,又可做流 动相的添加剂。离子液体做为固定相能够较着改善分手效 果,缩短分手时间,提高色谱峰对称度;将离子液体添加进流 动相,能够防止色谱峰拖尾,提高溶质样品的分手度。 离子液体的使用 ③离子液体正在毛细管电泳中的使用较多:离子液体做为毛 细管电泳分手的电解质添加剂,能够削减电渗流,添加迁徙 率;离子液体做为毛细管色谱柱的键合相,能削减对样品的 吸电渗流,提高分手效率和峰对称性; ④离子液体还可用于毛细管胶束电动色谱,能够使被阐发 样品正在很短的时间内达到基线分手,活络度和沉现性都很 好。 5.离子液体曾经使用正在原子光谱阐发的各个范畴: 金属离子经离子液体液-液萃取或正在线富集后,通偏激焰、 石墨炉和蒸汽发生原子接收光谱法进行测定,能够解除其 它离子的干扰,活络度和沉现性都很好;操纵离子液体对化 学蒸汽的加强效应,可将其使用于原子荧光光谱阐发,使金 属从其夹杂物中快速分手而不发生挥发性金属的丧失,方 便地使用于痕量金属阐发。 离子液体的选择 ? 1.疏水性。室温前提下离子液体必需水溶性 的。若是消融渡过高,两相不克不及构成。阴离子为 PF6-,(CF3SO2)2N-的离子液体均为疏水性的.而阴 离子为Cl-、BF4-和CF3SO3-的离子液体倒是全数或 部门消融于水。 ? 2.价廉易得。具有(CF3SO2)2N-基团的离子液体相 对价钱较贵,而阴离子为PF6-和BF4-的离子液体相 对廉价。 离子液体的选择 ? 3.以光度法测定某种离子含量时,离子液体萃取分 光光度法的活络度取同前提下水相光度法活络度 比拟会有较大提高。光度法的活络度可用尺度曲 线斜率暗示,则离子液体萃取分光光度法取水相光 度法活络度之比即为两种方式尺度曲线斜率之比 (EF),这一比值可反映出萃取光度法取水相光度法 比拟的劣势,比值越大,申明使用的萃取方式活络度 越高。 举例申明 ? 离子液体萃取光度法测定汞的研究 ? 尝试方式 ? 精确移取必然体积的样品于4mL离心管中,用微量可调移液 器顺次插手3mol/L硫酸665μL,双硫腙溶液30μL,加水稀释至 4.oomL并摇匀,离子液体[Bmim][PF6]200μL,振荡萃取10min, 以3000rpm转速离心分手4min,弃去上层清液,用移液器将下 层离子液体相移入微量比色皿中,正在500nm处以试剂空白为 参比测定离子液体相中Hg(ll)一H2D2络合物吸光度。 ? 以浓度C(ng/mL)对吸光度A进行线性回归,回归方程为 A=0.oo28C+0.0176(r=0.9979), ? 检出限为0.3ng/mL ? 检出下限为0.99ng/mL ? 离子液体萃取光度法测定铜的研究 ? 尝试方式 ? 配制铜浓度别离为0.724、3.571、6.429、14.29、42.56、 71.43ng/mL的尺度溶液于离心管中,顺次插手lmLEDTA一柠 檬酸铵溶液、lmLpH=8的NH3-NH4Cl缓冲溶液、 500μLDDTC溶液于离心管中,加水稀释至7.00mL,插手离子 液体[Bmim][pF6]225μL,震动萃取10min,以3000rpm转速离 心4min,离心并弃去上清液,用移液器将离子液体相移入微 量比色皿中,于分光光度计上, 以试剂空白为参比,正在波长为 436nm处测定离子液体相中Cu(ll)-DDTC络合物的吸光度。 以浓度C(ng/mL)对吸光度A进行线性回归,得回归方程为 A=0.0071C+0.0462(r=0.9901)。 ? 检出限为0.2ng/mL ? 检出限为0.2ng/mL 尝试结论 ? 本文所研究的Hg(11)-H2Dz-[Bmiml][pF6]和Cu(11)-DDTC一 [Bmiml][PF6] 离子液体萃取光度法取响应水相光度法比拟 较加强因子达50倍,其活络度要超出跨越几十倍至近百倍;用离 子液体[Bmiml][PF6]取代了无机溶剂,且用量少(最大用量 300μL)对无污染;待测样品取样量少,避免繁琐的前处 理步调,间接用于阐发测试,从取样到测试30min内即可完成; 测试系统不变性好,细密度和精确度靠得住。方式经进一步完 善和开辟可考虑用于水质和食物等样品中Hg2+取Cu2+ 现场快速检测。 离子液体瞻望 ? 国际离子液体领甲士物Rogers 传授正在 Nature 上撰 文指出[6]:“因为离子液体数目庞大, 几乎没有规 律可循(除经验法则外), 选择合适的离子液体是困 难和偶尔的. 所有离子液体使用研究人员都面临 一个挑和, 其就是合作敌手无机会做出更好 的选择. 现正在只能寄但愿于物性模子和预测方式. 离子液体各类数据的堆集, 将推进其使用不只限 于溶剂范畴, 必需认识到离子液体将创制冲动人 心的根本科学冲破. ” 参考文献 ? [1]田鹏.离子液体的物理化学性质[J].沈阳师范大学学报(自 然科学版),2011,29(2):129-137. ? [2]李珂,飞,孟春丽.工业绿色之离子液体[C]. “德凯 杯”第二届全国毛纺行业手艺研讨会论文集,2014,98105. ? [3]郑曲.离子液体萃取光度法测定汞、铜和铁含量的研究 [D].:大学,2011. ? [4]柯明,周爱国,宋昭峥,蒋庆哲.离子液体的毒性[J].化学进 展,2007,19(5),671-679. ? [5]BonhoteP,DiasA,PapageorgiouN, etal.Hydrophobic, highly conductive ambient temperature molten salts [J] .InorgChem,1996,35:1168. ? [6] Rogers R D. Materials science: Reflections on ionic liquids. Nature, 2007, 447: 917—918 ? [7]张锁江, 敏, 姚晓倩, 董海峰, 张喷鼻平.离子液体的 前沿、进展及使用[J].中国科学, B 辑:化学,2009,39(10), 1134-1144

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