[發明專利]含碳酸酯基團的四氫噻吩類離子液體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201110393209.5
• 申請日: 2011-12-01
• 公開（公告）號: CN103130783A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 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: C07D409/04
• 分類號: C07D409/04;C07D409/06;H01M10/0569
• 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領域，尤其涉及一種含碳酸酯基團的四氫噻吩類離子液體及其制備方法和應用。

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----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-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。

目前，對離子液體的研究主要集中在新型離子液體的合成、離子液體物理和化學特性的表征及其作為溶劑和電解質的應用研究等方面。離子液體作為一類新型的溶劑、介質、催化劑，在有機合成、催化反應、萃取分離、材料制備、天然高分子、電化學等領域的研究取得了許多令人滿意的結果，受到了廣泛的關注。

發明內容

基于上述問題，本發明的目的之一在于提供一種新型的含碳酸酯基團的四氫噻吩類離子液體。

一種含碳酸酯基團的四氫噻吩類離子液體，其包括如下結構式：

式中，R為0≤n≤4；Y^-選自BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-或CF₃SO₃^-。

本發明的另一目的在于提供上述含碳酸酯基團的四氫噻吩類離子液體的制備方法，包括如下步驟：

S1、將摩爾比為1∶1.1～1.2的四氫噻吩與RX進行合成反應，反應結束后制得結構式為的含碳酸酯基團的四氫噻吩鹵化物；其中，R為0≤n≤4；X為鹵元素，選自Cl或Br；

S2、將步驟S1制得的所述含碳酸酯基團的四氫噻吩鹵化物與無機鹽MY按照1∶1的摩爾比進行離子交換反應，反應結束后制得結構式為的所述含碳酸酯基團的四氫噻吩類離子液體；其中，MY中，M⁺為易溶性陽離子，選自Na⁺、K⁺或NH₄⁺；Y^-選自BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-或CF₃SO₃^-。

上述制備方法中，步驟S1中的合成反應是在惰性氛圍下進行的；該惰性氛圍是包括由氮氣和氬氣中至少一種氣體組成；所述步驟S1中，所述合成反應是在60～80℃下攪拌48～72h進行的。

本發明的又一目的在于提供上述含碳酸酯基團的四氫噻吩類離子液體在超級電容器或鋰離子電池中作為電解液的應用。

本發明提供的含碳酸酯基團的四氫噻吩類離子液體，通過在陽離子中引入碳酸酯基團，使離子液體的性能得到改善，一方面在含鋰鹽(如，LiBF₄、LiPF₆、LiTFSI、(CF₃SO₂)₂NLi或CF₃SO₃Li)的電解液中，這種碳酸酯結構對鋰鹽有良好的溶解和解離作用；另一方面含有碳酸酯結構的離子液體可以較好的生成SEI膜(即固體-電解質界面膜)，從而提高離子液體電解液的電化學穩定性。

本發明提供的碳酸酯基團的四氫噻吩類離子液體制備方法，制備工藝簡單，適合于大規模生產化生產。

附圖說明