[發明專利]一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法

在審

• 申請號: 201410244496.7
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104193685A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 張利鋒;宋巧蘭;劉毅;郭守武
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C07D233/58
• 分類號: C07D233/58;C07D233/06;H01G9/035
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 楊曄

技術領域

本發明涉及離子液體技術領域，特別涉及一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法。

背景技術

當今社會，由化石燃料的燃燒、全球氣候變暖等所引發的一個全球性的問題—能量儲存。目前已開發的、對社會環境友好的儲能技術有光伏產業中太陽能電池、鋰離子電池和超級電容器。超級電容器，是介于傳統電容器和化學儲能電池之間的新能源儲能設備。超級電容器具有比功率密度高、充放電時間短、循環壽命長、電能存儲時間長、無記憶功能等特點。由于傳統電容器的比能量密度低、鋰離子電池的比功率密度低，在高功率和高脈沖等應用方面，超級電容器成為研究的熱點。

電解液，電容器的“血液”，在大電流放電和能量密度方面起著重要的作用。然而，對超級電容器來說，其能量密度與電解液所決定的工作電壓的平方成正比。然而，水系電解液的工作電壓不能超過1V，且具有腐蝕性，易揮發等缺點；有機電解液具有易燃的缺點；常用于電解液的離子液體[Bmim]BF4的黏度大，電導率小，其電導率在室溫下僅為2.94mS/cm。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法，本方法操作簡單，便于實現，制備的硫氰酸鹽離子液體蒸氣壓低，具有不揮發、不可燃性、低粘度、高電導率、可調性的特點。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法，包括：

步驟一：在氮氣環境保護下，取胺類或磷類單體加入到燒瓶中，向燒瓶中滴加鹵代烷基烴，滴加完畢后對燒瓶中的混合物進行加熱，升溫至60-110℃之后再回流4-10h，反應結束后冷卻至室溫，再用有機溶劑洗滌3次去除未反應的物質，旋轉蒸發除去有機溶劑，將上述得到的產品加熱至60-80℃下減壓至0.1MPa真空干燥8-12h，得到鹵化離子液體中間體；

步驟二：取上述制備的鹵化離子液體中間體和硫氰酸鈉(NaSCN)，按照摩爾比1:1-1:5的比例進行混合，混合后加入摩爾量為硫氰酸鈉2-10倍的丙酮溶劑中，在室溫下磁力攪拌12-72h，反應結束后靜置，過濾除去沉淀物，將濾液旋轉蒸發除去丙酮溶劑，再向濾液中加入摩爾量為硫氰酸鈉2-10倍的二氯甲烷有機溶劑，在室溫下磁力攪拌1-5h，反應結束后靜置，過濾除去溶液中的鈉鹽，將濾液旋轉蒸發除去二氯甲烷有機溶劑，最后將上述得到的混合溶液加熱至60-80℃下減壓至0.1MPa真空干燥8-12h，最終獲得硫氰酸鹽離子液體。

加入燒瓶中的所述胺類或磷類單體與鹵代烷基烴的摩爾比1：5。

所述胺類或磷類單體包括：N-甲基咪唑。

所述鹵代烷基烴包括：溴代正乙烷、溴代正丙烷和溴代正丁烷。

所述有機溶劑為丙酮和乙酸乙酯按照摩爾比為1:1-1:5的比例進行混合的溶劑。

所述鹵化離子液體中間體由X陽離子和Y陰離子組成，其通式為：[X]Y，所述Y陰離子包括：F^-、Cl^-、Br^-和I^-，所述X陽離子包括：咪唑類陽離子、吡咯類陽離子、吡咯烷類陽離子、吡啶類陽離子、哌啶類陽離子、季銨類陽離子或季磷類陽離子，

所述咪唑類陽離子，結構如下：

式中R為含有1-25個碳原子的飽和或不飽和的烴基，R₁為含有0-12個碳原子的飽和或不飽和的烴基，而R₂為含有1-25個碳原子的飽和或不飽和的烴基；

所述吡咯類陽離子，結構如下：(添加了一個)

式中R為含有1-25個碳原子的飽和或不飽和的烴基，R₁為含有1-12個碳原子的飽和或不飽和的烴基。

所述吡咯烷類陽離子，結構如下：

式中R為含有1-25個碳原子的飽和或不飽和的烴基，R₁為含有1-12個碳原子的飽和或不飽和的烴基。

所述吡啶類陽離子，結構如下：

式中R為含有1-25個碳原子的飽和或不飽和的烴基；

所述哌啶類陽離子，結構如下：

式中R為含有1-25個碳原子的飽和或不飽和的烴基，R₁為含有1-12個碳原子的飽和或不飽和的烴基；

所述季銨類陽離子，結構如下：