[發(fā)明專利]基于雜多酸陰離子的室溫離子液體及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610224764.8
• 申請日: 2016-04-12
• 公開（公告）號: CN105801449B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李春香;徐晟;雷斌;袁青
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C07C249/02
• 分類號: C07C249/02;C07C251/30
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 侯靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種室溫離子液體及其制備方法。

背景技術(shù)

離子液體是指在室溫下或<100℃溫度條件下呈現(xiàn)液態(tài)的、基本由陰、陽離子所組成的鹽，也稱為低溫熔融鹽。與傳統(tǒng)的液態(tài)材料相比，離子液體具有以下突出特點：(1)蒸汽壓低，不揮發(fā)，不易燃燒，對人和環(huán)境低毒；(2)熔點低，液體狀態(tài)溫度范圍寬(低于或接近室溫-300℃)，化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性好；(3)電化學(xué)穩(wěn)定性高，電化學(xué)窗口較寬；(4)溶解能力強，能溶解無機物、有機物及聚合物；(5)可與其它溶劑形成兩相或多相體系，適合做反應(yīng)介質(zhì)、催化劑和分離溶劑等；(6)可重復(fù)使用。目前，離子液體作為一種新型的溶劑和介質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于有機反應(yīng)、材料合成和混合物分離等過程。特別是作為“綠色溶劑”被作為反應(yīng)溶劑代替有機溶劑來溶解催化劑或者萃取反應(yīng)混合物的產(chǎn)物，大大降低了多相催化反應(yīng)體系中有機溶劑的使用，能減少有機溶劑對大氣環(huán)境和人體健康產(chǎn)生的危害。

離子液體由有機陽離子和無機或有機陰離子構(gòu)成的，常見的陽離子有季銨鹽離子、季鏻鹽離子、咪唑鹽離子等，陰離子有鹵素離子、四氟硼酸根離子、六氟磷酸根離子等。目前所研究的離子液體中，陽離子主要以咪唑陽離子為主，陰離子主要以鹵素離子和其它無機酸離子為主。離子液體按陰離子的不同可分為鹵化鹽離子液體和新離子液體兩大類。鹵化鹽離子液體由有機陽離子AlCl₃或AlBr₃構(gòu)成，具體制備方法是將固體有機陽離子鹵化鹽與AlCl₃或AlBr₃混合而得，其組成不固定。此類離子液體數(shù)量龐大，但對水和空氣敏感，主要用作反應(yīng)溶劑被應(yīng)用。新離子液體是近期剛剛發(fā)展起來的一類多功能離子液體，具有固定的化學(xué)組成，對水、空氣穩(wěn)定，根據(jù)陰離子的不同，如C₃F₇COO^-、SbF₆^-、AsF₆^-、雜多酸陰離子等，由陰離子賦予新離子液體更豐富的性質(zhì)，如催化、萃取分離金屬離子、吸收分離氣體等。目前，新離子液體的應(yīng)用研究主要集中在有機合成、催化反應(yīng)、分離技術(shù)以及利用離子液體脫硫等方面。

通常，有機離子液體的制備方法有一步合成法和兩步合成法。一步合成法是通過酸堿中和反應(yīng)或者季銨化反應(yīng)一步合成得到的。一步合成法操作簡單，沒有副產(chǎn)物，產(chǎn)品很容易純化。兩步合成法的第一步是通過咪唑與鹵代烷反應(yīng)合成季銨鹽，第二步是季銨鹽與Lewis酸進行反應(yīng)或與含有所需陰離子的堿金屬鹽或酸進行置換反應(yīng)，得到目標(biāo)離子液體。或者直接向無機或有機鹽中加入合適比例有機陽離子或無機陰離子，制成相應(yīng)離子液體(直接法)。通過一步法或者直接法、兩步合成法，合成的新離子液體，特別是包含雜多酸陰離子的離子液體，由于多金屬氧酸鹽離子電荷密度高，陰、陽離子間鍵合作用力強，使得其大部分在室溫條件下為固體，只有在>100℃或200℃溫度條件下才能呈現(xiàn)液態(tài)。嚴(yán)格說來，這類室溫條件下為固體的物質(zhì)已不能被稱為離子液體。因此，制備新離子液體，特別是多金屬氧酸鹽離子液體，不但能豐富離子液體的種類、數(shù)量，也能依靠雜多酸陰離子賦予離子液體的新性質(zhì)將離子液體的應(yīng)用范圍擴大至化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、食品科學(xué)等多個學(xué)科，具有特殊的重要意義。同時，雜多酸陰離子離子液體，也將豐富、擴大多金屬氧酸鹽的研究、應(yīng)用范疇，賦予其新的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有多金屬氧酸鹽離子液體種類、數(shù)量少以及室溫下為非液態(tài)的問題，而提供一種基于多金屬氧酸鹽離子的室溫離子液體及其制備方法。

一種基于雜多酸陰離子的室溫離子液體由維多利亞藍(lán)B陽離子和雜多酸陰離子組成，所述的基于雜多酸陰離子的室溫離子液體中維多利亞藍(lán)B陽離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50.9％，所述的基于雜多酸陰離子的室溫離子液體中維多利亞藍(lán)B陽離子與雜多酸陰離子的摩爾比為4:1；所述的維多利亞藍(lán)B陽離子化學(xué)式為[C₃₃H₃₂N₃]⁺；所述的雜多酸陰離子化學(xué)式為[α-SiMo₁₂O₄₀]^4-。

上述一種基于雜多酸陰離子的室溫離子液體的制備方法，具體是按以下步驟完成的：