[發明專利]稀土金屬離子液體及其制備方法和用途

無效

• 申請號: 201310002786.6
• 申請日: 2013-01-06
• 公開（公告）號: CN103073500A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 陶國宏;何玲;季順平
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C07D233/58
• 分類號: C07D233/58;C07D233/56;C07D213/20;C09K11/06;H01F1/44
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技術領域

本發明涉及一類稀土金屬離子液體及其制備方法和用途，尤其是一類新型的硝酰稀土金屬酸鹽陰離子的離子液體以及該類離子液體的制備方法和用途，屬于稀土功能材料及其制備技術和應用領域。

背景技術

離子液體是一種低溫熔融鹽，在接近室溫條件下（<150oC），是完全由離子構成的低粘度液體，離子液體一般由有機陽離子與無機或有機陰離子構成。離子液體是一種優良的電解質，到20世紀80年代中期，人們發現離子液體還可以作為一種新型溶劑和全新的催化材料，具有常用有機溶劑和傳統催化劑所無法比擬的性質。離子液體具有高熱穩定性、寬液態區間、可忽略蒸汽壓、極性可調等優點，可提供非水環境，易于循環使用，具有很多分子化合物不可比擬的獨特性能。近年來隨著材料科學的蓬勃發展，離子液體的應用領域不斷擴大，離子液體作為可設計的溶劑/軟材料已從早先的溶劑和電解質迅速擴展到催化劑、萃取劑、潤滑劑、色譜固定相、推進劑、氣體吸收劑、磁性材料、光學材料等，它的用途覆蓋化學合成、分析測試、化工催化、材料科學和環境科學等諸多學科，引起了化學學科和工業界的廣泛重視。稀土金屬離子由于其獨特的4f層電子構型，而具有優異的催化性能、發光性能和磁學性能，在顯示、固體激光器、光纖、防偽、醫學、生物標記、超導、強磁體等領域有著潛在的應用價值。稀土金屬離子特殊的物理化學特性與離子液體結合在一起，將有望獲得新型液體材料。

稀土金屬離子液體已經被報道，其中硝酰稀土金屬鹽離子液體具有很好的水、潮濕穩定性(G.?H.?Tao,?Y.?Huang,?J.?A.?Boatz,J.?M.?Shreeve,?Chem.?Eur.?J.?2008,?14,?11167–11173)。但文獻報道的硝酰稀土金屬酸鹽離子液體不具有熒光和磁學特性，該研究只采用了三唑鎓和四唑鎓的陽離子，其合成的離子液體熔點較高，液態性質較差，熱穩定性不是很好。此外，其合成方法需要比較復雜的制備過程和昂貴的脫水劑。而采用二烷基取代的咪唑或一烷基取代的吡啶為陽離子的離子液體通常都具有較好的穩定性和流動性。有關本發明所涉及的低熔點高穩定性的硝酰稀土金屬酸鹽離子液體至今尚未有報導，這類硝酰稀土金屬酸鹽離子液體的制備方法和用途也是本發明首次提及。

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發明內容

本發明目的在于提供一類新型的稀土金屬離子液體，并提供這類離子液體的制備方法和用途。

本發明目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明提供的稀土金屬離子液體，其陰離子結構式為：(Ln[NO₃]₆)^3-。

本發明提供的稀土金屬離子液體，其陽離子結構式為：二烷基取代的咪唑[R₁R₂im]⁺或一烷基取代的吡啶陽離子[RPy]⁺。

其中稀土離子Ln為La³⁺,?Ce³⁺,?Pr³⁺,?Nd³⁺,?Sm³⁺,?Eu³⁺,?Gd³⁺,?Tb³⁺,?Dy³⁺,?Ho³⁺,?Er³⁺,?Tm³⁺,?Yb³⁺或Lu³⁺。

其中R₁、R₂、R為氫原子或可有合適取代基的低級烴基，如：甲基，乙基，丙基，丁基，異丁基，己基，辛基，烯丙基，氰乙基，乙酸乙酯基等。

本發明提供的稀土金屬離子液體的制備方法是：將稀土金屬硝酸鹽溶液以1:3的摩爾比加入到對應的咪唑或吡啶硝酸鹽溶液中，攪拌均勻，反應后除去溶劑，即得到稀土金屬離子液體。

上述可用溶劑可以是水、甲醇、乙醇、異丙醇、乙腈、乙酸乙酯等一種或幾種，優選乙腈、水。

該反應溫度為室溫~60?℃，優選室溫；反應時間為1~24?h。