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    由于离子液体的可设计性,即调整阴、阳离子组合或嫁接适当的官能团,可获得“功能化”(Task - specific)或“量体裁衣”(Tailor - making)的离子液体,其蒸汽压几乎为零,作为溶剂时消除有机小分子的挥发和污染。另外,离子液体热稳定性和化学稳定性较好,很少发生氧化降解。作为新型电解质,除了继续用于电解外,还可以用于制造新型高性能电池,在化学反应中做反应介质或催化剂等。
    1.1.2 离子液体的分类
    离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的,常见的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子等,阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、优尔氟磷酸根离子等。目前所研究的离子液体中,阳离子主要以咪唑阳离子为主,阴离子主要以卤素离子和其它无机酸离子为主。根据离子液体中有机阳离子母体的不同,可以将离子液体分为咪唑盐类(Ⅰ)、吡啶盐类(Ⅱ)、季铵盐类(Ⅲ)和季鏻盐类(Ⅳ)。其阳离子的结构如图1.1所示:
     
    图1.1 常见离子液体阳离子结构示意图

    阴离子可分成两类,一类是多核阴离子,如Al2Cl7-、Al3Cl10-、Fe2Cl7-,这类阴离子是由相应的酸制成的,一般对水和空气不稳定;另一类单核阴离子如BF4–、PF6–、NO3–、NO2–、HSO4–,CH3COO–、SbF6–等,这类阴离子是碱性的或中性的[ ]。
    1.1.3 离子液体的性质
    不挥发、不可燃、导电性强、室温下离子液体的粘度很大(通常比传统的有机溶剂高1~3个数量级,离子液体内部的范德华力与氢键的相互作用决定其粘度)、热容大、蒸汽压小、性质稳定,对许多无机盐和有机物有良好的溶解性,在电化学、有机合成、催化、分离等领域被广泛的应用。
    在与传统有机溶剂和电解质相比时,离子液体具有一系列突出的优点:
    (1)液态范围宽,从低于或接近室温到300摄氏度以上,有高的热稳定性和化学稳定性;
    (2)蒸汽压非常小,不挥发,在使用、储藏中不会蒸发散失,可以循环使用,消除了挥发性有机化合物(VOCs,即volative organic compounds)环境污染问题;
    (3)电导率高,电化学窗口大,可作为许多物质电化学研究的电解液;
    (4)通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性,并且其酸度可调至超酸。
    (5)具有较大的极性可调控性,粘度低,密度大,可以形成二相或多相体系,适合作分离溶剂或构成反应—分离耦合新体系;
    (6)对大量无机和有机物质都表现处良好的溶解能力,且具有溶剂和催化剂的双重功能,可以作为许多化学反应溶剂或催化活性载体。
    由于离子液体的这些特殊性质和表现,它被认为与超临界CO2,和双水相一起构成三大绿色溶剂,具有广阔的应用前景。
    1.2 离子液体的应用发展
    通过对离子液体特点的认识,离子液体在各个领域都有很大的应用价值。
    1.2.1 分离提纯
     一般当有机溶剂的溶解性在10 ~ 30之间时与离子液体有较好的溶解性。同时也可以通过离子液体阳离子和阴离子的组配,调整离子液体与水和有机溶剂的溶解性,满足分离工程对不同溶剂性能的要求。因此,离子液体成为新型液—液萃取溶剂引起人们广泛的重视[ ]。最近研究发现,离子液体可以分离金属离子。
    1.2.2 电化学研究
    由于离子液体具有导电性、挥发、不燃烧、电化学稳定电位窗口比电解质水溶液大等特点,因此,将离子液体应用于电化学研究时可以减轻放电,作为电池电解质使用温度远远低于融盐。作为电化学合成的电解液,由于其自身独特的化学性质,具有比其他电解液更好的特点[ ]。
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