[發明專利]馬來酰亞胺類離子液體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201110253199.5
• 申請日: 2011-08-30
• 公開（公告）號: CN102952058A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 周明杰;劉大喜;王要兵
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司
• 主分類號: C07D207/452
• 分類號: C07D207/452;C07C311/48;C07C303/40;H01G9/035
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

【技術領域】

本發明涉及離子液體，尤其涉及一種馬來酰亞胺類離子液體，其制備方法、包括該馬來酰亞胺類離子液體的有機電解液及該有機電解液的制備方法。

【背景技術】

離子液體(Ionic?liquids)是指在室溫范圍內(一般為100℃以下)呈液態，由有機陽離子和無機陰離子(或有機陰離子)構成的。離子液體具有可調性，根據不同需要改變其陰陽離子結構可以達到設計者的目的，因而離子液體被稱為設計者的溶劑。早在1914年就發現了第一個離子液體一硝基乙胺，但其后該領域的研究進展緩慢。直到1992年，Wikes領導的研究小組合成了低熔點、抗水解、穩定性強的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體([EMIM]BF₄)后，離子液體的研究才得以迅速發展，隨后開發出了一系列的離子液體體系。最初的離子液體主要用于電化學研究，近年來離子液體作為綠色溶劑用于有機及高分子合成受到重視。

與傳統的有機溶劑和電解質相比，離子液體具有一系列突出的優點：(1)熔點低于或接近室溫，呈液態的溫度范圍寬；(2)蒸氣壓低、幾乎不揮發、無色、無嗅；(3)具有較大的穩定溫度范圍，較好的化學穩定性及較寬的電化學穩定電位窗口；(4)良好的溶解特性，對很多無機物和有機物都表現出良好的溶解能力；(5)無著火點且不易燃燒；(6)可循環使用，不污染環境等。因此，離子液體作為雙電層電容器的電解液具有良好的發展前景。

然而傳統的有機電解液在高電壓下容易分解，引起電容器內阻急劇增大且電容量迅速降低。有機電解液的穩定性一直是限制電容器的比能量的關鍵因素。

【發明內容】

基于此，有必要提供一種在高電壓下不容易分解的馬來酰亞胺類離子液體。

此外，還有必要提供一種上述馬來酰亞胺類離子液體的制備方法。

此外，還有必要提供一種包含有上述馬來酰亞胺類離子液體的有機電解液中及其制備方法。

一種馬來酰亞胺類離子液體，具有如下結構式：

其中，Y^-為BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-或(FSO₂)₂N^-。

一種馬來酰亞胺類離子液體的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、在保護氣體氛圍下，將N-甲基馬來酰亞胺與鹵代烷按摩爾比1∶1～1∶1.2混合后加熱至60℃～80℃，攪拌反應得到N-烷基-N-甲基馬來酰亞胺鹵化物；其中，所述鹵代烷為甲氧基乙氧基氯甲烷或甲氧基乙氧基溴甲烷；

步驟二、將步驟一中制備的N-烷基-N-甲基馬來酰亞胺鹵化物與通式為M⁺Y^-的鹽以摩爾比1∶1混合后加入去離子水中，攪拌發生離子交換反應得到具有如下結構式的馬來酰亞胺類離子液體：

其中，M⁺為Na⁺、K⁺或NH₄⁺，Y^-為BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N-或(FSO₂)₂N^-。

優選的，步驟一中，所述N-甲基馬來酰亞胺與所述鹵代烷攪拌反應的時間為48h～72h，反應液冷卻后用乙酸乙酯洗滌，將洗滌得到的產物真空干燥得到純化的N-烷基-N-甲基馬來酰亞胺鹵化物。

優選的，步驟一中，所述保護氣體氛圍為氮氣氛圍或氬氣氛圍。

優選的，步驟二中，所述離子交換反應的溫度為室溫，反應時間為8h～24h。

優選的，步驟二還包括將所述馬來酰亞胺類離子液體進行分離純化的步驟，所述分離純化步驟如下：將N-烷基-N-甲基馬來酰亞胺鹵化物與具有通式M⁺Y^-的鹽攪拌反應后得到的混合液用二氯甲烷萃取，直至所得到的水相用飽和的AgNO₃水溶液滴定無沉淀產生為止，將二氯甲烷萃取物蒸發濃縮后真空干燥得到純化的馬來酰亞胺類離子液體。