首都师范大学学报(自然科学版)第26卷�第2期2005年6月JournalofCapitalNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Vol.26,No.2June�2005离子液体简介胡德荣1�张新位2�赵景芝3(1�首都师范大学学报编辑部,北京�100037;2�首都师范大学化学系,北京�100037;3�北京市第21中学,北京�100007)摘要��离子液体是一类性能优异、用途广泛、安全环保的溶剂.本文简要介绍了离子液体的组成、制备、性质和应用等方面的研究进展.关键词:离子液体,合成,性质,绿色溶剂.中图分类号:O645�1收稿日期:2004�09�03离子液体(ionicliquids)就是在室温(或稍高于室温的温度)下呈液态的离子体系,或者说,离子液体是仅由离子所组成的液体.在组成上,它与我们概念中的�盐�相近,而其熔点通常又低于室温,所以,也有人把离子液体叫做�室温熔融盐�(room�temperaturemoltensalts).离子液体的最早报导可以追溯到20世纪初.1929年,Sugden就曾经报道[1],将乙胺与20%的硝酸反应后,减压除去水分,得到油状液体,熔点为8�,元素分析的结果表明,其组成符合C2H8N2O3,证明它是一种液体盐.1951年,Hurley和Wier报道,将1�溴丁烷与吡啶反应生成的N�丁基吡啶溴代盐与无水三氯化铝混合,可以生成一种室温下为液体的物质,1976年,Osteryoung等利用这种液体具有良好导电性的性质,用它作为电解液,研究了六甲基苯的电解行为[2].1986年Seddon等在Nature上发表论文报道[3],他们采用N,N�二烷基取代咪唑与三氯化铝组成的离子液体作为非水溶剂,研究过渡金属配合物的电子吸收波谱.1992年,Wikes等报道了对水和空气都更稳定的1�乙基�3�甲基咪唑四氟硼酸盐([emim]BF4)的制备[4],从此,离子液体逐渐受到了国内外化学工作者的重视.到了20世纪末21世纪初,有关离子液体的介绍与应用的报道大量出现[5~11].可以说,目前离子液体的研究已经成为化学界的热点课题之一.1�离子液体的组成与性质目前被人们关注的液体离子的种类比较多,但大体上说起来,其中的阳离子主要有以下四类[4,5]:烷基季铵离子:[NRxH4�x]+�例如[Bu3NMe]+;烷基季离子:[PRxH4�x]�例如[Ph3POc]+;N�烷基取代吡啶离子,记为[RPy]+;1,3�二烷基取代咪唑离子,或称为N,N��二烷基取代咪唑离子,记为[RR�im]+.图1�离子液体中常见的正离子结构阴离子则可以是A1C1�4、BF�4、PF-4、CF3COO�、CF3S0�3、(CF3SO2)2N�,SbF�6等有机离子和配合物离子,有些情况下也可以是Cl�、Br�、I-、NO�3、ClO�4等简单无机离子.选择阴离子时要注意两点:1)AlCl�4对水极其敏感,有时会要求在真空或惰性气体保护下处理和使用,由于它遇水会放出HCl,所以这类离子液体在使用时会对皮肤有一定的刺激性;2)以NO�3和ClO�4为负离子时要小心它们具有爆炸性[5].与一般的无机盐相比,离子液体的熔点要低得多.一般地,离子的体积变大,对称性降低,离子对间作用力变弱,电荷分布均匀,则离子液体的熔点较低.如表1所示.表1�一些离子化合物的熔点[12]离子化合物熔点��离子液体熔点��NaCl803[emim]Cl87KCl772[emim]NO255[mmim]Cl125[emim]NO338[emin]Cl87[emim][AlCl4]7[bmim]Cl65[emim][BF4]6[emin][CF3SO3]-9[emim][CF3CO2]-14��表中[mmim]表示1,3�二甲基咪唑离子,[emim]表示1�乙基�3�甲基咪唑离子,[bmim]表示1�丁基3�甲基咪唑离子.��为了考证离子液体的热稳定性,可以在差热分析仪上对其从室温开始升温,记录其失重10%的温度作为其分解温度(Td).参见表2[11].表2�一些液体离子的热稳定性液体离子Td�K[emim][BF4]664[emim][TFSI]690[emim][CF3CO2]475[BuPy][BF4]615[BuPy][TFSI]677��表中TFSI=(CF2SO2)2,BuPy=1�丁基吡啶离子.��与传统溶剂相比较,离子液体有很多优点:1)没有显著的蒸气压.在一般的分子溶剂中,分子间的作用力主要是分子间的范德华引力和�或氢键作用,而离子液体中,正负离子之间有较强的库仑引力,因此,离子液体一般难以挥发,即使在较高的温度和真空度下,也能保持稳定的液态,这样,一方面它不会成为蒸气扩散到大气中去,从而造成环境污染,因此被人们认为它是一种�绿色溶剂�(greensolvents);另一方面,它可以有很宽的液态范围(有的可达约300�).因此,采用液体离子作为反应溶剂,人们可以...
