[發(fā)明專利]一種離子液體溶解性的表征方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710159199.2
• 申請日: 2007-12-26
• 公開（公告）號: CN101470063A
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發(fā)明（設計）人: 李海洋;徐秀明;趙宗保;李昌志
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G01N5/02
• 分類號: G01N5/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 馬 馳;周秀梅

技術領域

本發(fā)明涉及室溫離子液體與氣體作用的表征，具體的說是研究離子液體對氣體分子溶解能力的一種簡便、快速的測定方法，可提供離子液體的溶解性數(shù)據(jù)，是研究探討離子液體—氣體分子作用規(guī)律的有效方式。

背景技術

室溫離子液體是一類在低溫下(一般低于150℃)呈液態(tài)、完全由離子組成的鹽，也被稱為低溫熔融鹽。由于其本身固有的特性如無蒸氣壓、無味、不燃燒、較高的粘度、高的穩(wěn)定性、結構的可設計性等在近年來得到了廣泛的應用，它從最初的應用于有機合成和“綠色”溶劑，已經(jīng)快速擴展到功能材料領域，如潤滑材料、敏感材料、儲能材料等各個方面。在化學化工領域，離子液體除了用于有機合成中，作為反應的溶劑或催化劑以提高產(chǎn)率或改變反應機理以改善反應過程以外，在分析化學領域也得到了廣泛的應用，如作為綠色溶劑用于液液萃取、液相/固相微萃取和傳感器的涂層材料、氣相色譜固定液以及電泳和質(zhì)譜等分離檢測方式中的添加劑。

但是由于離子液體的一些基本物理化學性質(zhì)并不是很清楚，主要包括：溶解性、熱容、熱導性、粘度、腐蝕性及危害等基本物理化學參數(shù)，甚至對有些離子液體合成機理的的了解也不是很深入，這些方面相應信息和數(shù)據(jù)的缺失在很大程度上限制了離子液體在應用方面的發(fā)展步伐。

構成離子液體的陽離子和陰離子的特殊結構，決定了離子液體具有不同于常規(guī)有機溶劑和普通離子化合物的性質(zhì)。在用作分析化學中的功能材料與易揮發(fā)性有機物的氣體分子作用時，可存在與常規(guī)有機溶劑相類似的氫鍵作用以及色散、偶極和誘導等范德華作用力，與具體某類化合物發(fā)生作用時，是以某種作用形式為主，各種作用力協(xié)同作用的結果。但其作用情況又不同于常規(guī)的有機溶劑，常規(guī)的有機溶劑在溶解性等基本物理化學性質(zhì)方面的研究已經(jīng)比較深入，在使用時有完善的物理化學手冊可供查詢它們的基本物理化學性質(zhì)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和規(guī)律判斷。而離子液體的這些基本性質(zhì)參數(shù)的匱乏，已嚴重影響了它們在廣泛應用中的發(fā)展進程。目前僅有可數(shù)的幾種方法可以用于離子液體這方面信息的獲取：一種是反相氣相色譜法，也就是將離子液體用于氣相色譜柱的固定液，通過對不同物質(zhì)作用的相對保留時間來獲取離子液體與氣體分子作用的信息。另一類方法是重量分析天平法(gravimetric?microbalance)和等容飽和技術(isochoric?saturationtechnique)等測量氣體在離子液體中溶解性的方法，但該類方法最大的缺點是，由于本身質(zhì)量測量靈敏度的限制，一般都要在較高的壓力(有時高達100bar)下進行，測量周期長，氣體與離子液體之間的平衡時間長達1-3小時。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種簡便、快速測量離子液體與氣體分子作用的方法，測定離子液體對各種易揮發(fā)有機溶劑的溶解性能，以便提供一些離子液體溶解性的數(shù)據(jù)，研究和探討離子液體與氣體分子之間的作用規(guī)律，為離子液體的廣泛應用提供所需的某些基本物理化學參數(shù)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種離子液體溶解性的表征方法，用于在大氣壓條件下，測定離子液體與氣體或易揮發(fā)性有機溶劑的氣體分子之間的作用，本發(fā)明的離子液體表征方法以質(zhì)量敏感型的壓電晶體檢測器QCM(Quartz?CrystalMicrobalance，石英晶體微天平)和SAW(Surface?Acoustic?Wave，表面聲波)為基本檢測技術，以待研究的離子液體為檢測器感應元件(諧振器感應區(qū))的敏感薄膜涂層材料，在諧振器感應區(qū)表面涂覆離子液體薄膜；通過測定與被研究氣體分子作用前后檢測器頻率的變化來反應所研究的離子液體和氣體之間的作用情況。

當壓電晶體檢測器的感應區(qū)有被測物質(zhì)時，檢測器的諧振頻率降低，通過頻率降低量來獲得在感應區(qū)表面所吸附被測物的量；即通過待測離子液體涂層和單位濃度被測氣體使得檢測器諧振頻率變化以及二者的摩爾質(zhì)量可獲得反應離子液體的溶解性特征的該體系亨利常數(shù)值，亦可通過亨利常數(shù)與溫度的關系，來獲得離子液體-氣體作用過程的焓、熵、自由能等熱力學函數(shù)。

可通過相同條件下，同一離子液體對不同氣體的響應或不同離子液體對同一或同一系列氣體物質(zhì)的響應值大小來反應或研究所研究體系離子液體與氣體之間的作用規(guī)律的信息。