專利名稱：一種二元低共熔離子液體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)材料的制備，具體地說是一種二元低共熔離子液體及其 制備方法。
背景技術(shù)：
離子液體成為綠色化學(xué)研究的熱點之一，被稱為21世紀(jì)的綠色溶劑。離 子液體作為溶劑或催化劑的優(yōu)點及其在化學(xué)反應(yīng)、分離過程、電化學(xué)及其他 領(lǐng)域中的應(yīng)用，己取得許多良好的實驗結(jié)果。此外，離子液體在太陽電池、雙 電層電容器等電化學(xué)方面的應(yīng)用大有前途，還可用于高離子導(dǎo)電聚合物、萬能 潤滑劑的制備以及纖維素的溶解等應(yīng)用領(lǐng)域。但是傳統(tǒng)離子液體大多是通過 置換，離子交換或中和反應(yīng)制備的，制備過程比較復(fù)雜，而且其走向工業(yè)化 應(yīng)用尚存在成本高、黏度大等問題。在這種現(xiàn)狀下，如果能得到低成本制備 簡單黏度小并且具有典型的離子液體性質(zhì)的物質(zhì)將具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種二元低共熔離子液體及其制備方法，該離子液
體的粘度、導(dǎo)電性和穩(wěn)定電化學(xué)窗口都很良好，粘度在7crc下最低可達(dá)
ll.Ocp，電導(dǎo)率在130'C下最高可達(dá)5.2xl0JScm"，穩(wěn)定電化學(xué)窗口最高可達(dá) 3.4V;其制備方法簡單，環(huán)境友好。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
一種二元低共熔離子液體，該離子液體含有咪唑分子并具有以下結(jié)構(gòu)式
M X其中M+X—為四丁基溴化銨、氯化膽堿或l-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟 磷酸鹽。
上述離子液體的制備方法是將四丁基溴化銨、氯化膽堿或l-乙基-3-丁基
苯并三氮唑六氟磷酸鹽與咪唑混合，加熱得到均相無色液體，真空干燥，即 得所述離子液體，具體包括以下步驟 第一步，原料的提純及合成
① 咪唑和四丁基溴化銨用甲苯重結(jié)晶提純，在6(TC下真空干燥；氯化膽 堿用丙酮重結(jié)晶提純，并在60。C下真空干燥；
② l-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟磷酸鹽的合成及提純通過離子交換的 方法先用苯并三氮唑和溴丁烷得到l-丁基苯并三氮唑，用l-丁基苯并三氮唑
和溴乙烷得到l-乙基-3-丁基苯并三氮唑溴鹽，用乙酸乙酯提純，接著將60% 的HPF6水溶液滴入l-乙基-3-丁基苯并三氮唑溴鹽的水溶液中，得到白色固 體，過濾，用蒸餾水洗滌，干燥，得到純凈的l-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟 磷酸鹽；此合成及提純方法，可按照文獻(xiàn)《S. M. Zhang, Y. W. Hou， W. G. Huang, Y. K. Shan, Electrochimica Acta. 50 (2005) 4097》來操作。 第二步，離子液體的制備
將四丁基溴化銨、氯化膽堿或l-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟磷酸鹽與咪 唑按摩爾比為3 :7、 3 : 7或1 : 4混合，并在攪拌下100。C加熱至得到均相無色 液體，然后60。C真空干燥，即得到二元低共熔離子液體。
本發(fā)明的離子液體在制備過程中表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢(l)制備過程非常簡 單，只需將組分進(jìn)行機(jī)械混合，不需要任何介質(zhì)；(2)制備過程能達(dá)到100% 的反應(yīng)質(zhì)量效率和零排放，環(huán)境友好；(3)制備過程的物質(zhì)密度和能量密度非 常低。此外，該離子液體的粘度、導(dǎo)電性和穩(wěn)定電化學(xué)窗口都很良好，粘度在70。C下最低可達(dá)ll.Ocp，電導(dǎo)率在130。C下最高可達(dá)5.2xl(T2 Scm",穩(wěn)定 電化學(xué)窗口最高可達(dá)3.4V。這些優(yōu)點極好的滿足了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需 求。
具體實施方案 實施例1
四丁基溴化銨/咪唑離子液體的制備
第一步，咪唑和四丁基溴化銨用甲苯重結(jié)晶提純，并在6(TC下真空干燥， 得到純凈的咪唑和四丁基溴化銨。
第二步，分別稱取四丁基溴化銨9.67g(0.03mol)和咪唑4.77g(0.07mo1)， 混合均勻，并在攪拌下10(TC加熱至得到均相無色液體，然后6(TC真空干燥， 即得到二元低共熔離子液體四丁基溴化銨/咪唑。通過DSC測試，這種離子液 體的低共熔溫度為21'C;在7(TC時的粘度是27.8cp。在130。C的電導(dǎo)率是 1.9x10—2 Scm";穩(wěn)定電化學(xué)窗口是3.4V。 實施例2
氯化膽堿/咪唑離子液體的制備
第一步，咪唑用甲苯重結(jié)晶提純，氯化膽堿用丙酮重結(jié)晶提純，并在60 t:下真空干燥，得到純凈的咪唑和氯化膽堿。
第二步，分別稱取氯化膽堿4.19g (0.03mol)和咪唑4.77g (0.07mol)， 混合均勻，并在攪拌下100。C加熱至得到均相無色液體，然后60。C真空干燥， 即得到二元低共熔離子液體氯化膽堿/咪唑。通過DSC測試，這種離子液體的 低共熔溫度為56。C;在7(TC時的粘度是15.0cp。在13(TC的電導(dǎo)率5.2x10—2 Scm";穩(wěn)定電化學(xué)窗口是3.0V。 實施例31-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟磷酸鹽/咪唑離子液體的制備 第一步，原料的提純和l-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟磷酸鹽的合成
① 咪唑用甲苯重結(jié)晶提純，并在6(TC下真空干燥，得到純凈的咪唑。
② l-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟磷酸鹽的合成及提純 苯并三氮唑20g和溴丁垸20ml溶解在30。/。NaOH的水溶液中，再加入lg四
丁基溴化銨，5(TC攪拌10h，靜置，取上層液7CTC旋蒸得到l-丁基苯并三氮唑。 將30g l-丁基苯并三氮唑和13ml溴乙烷倒入100ml三口燒瓶中7(TC攪拌回流 48-72h，產(chǎn)物用乙酸乙酯洗滌三次，7(TC旋蒸3h，得到l-乙基-3-丁基苯并三氮 唑溴鹽。將25gl-乙基-3-丁基苯并三氮唑溴鹽分散在100ml水中，滴入60%的 HPF6的水溶液，有白色固體產(chǎn)生，過濾，水洗，真空干燥8h，得到純凈的l-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟磷酸鹽。
第二歩，分別稱取l-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟磷酸鹽3.34g(0.01mo1) 和咪唑2.72g(0.04mo1)，混合均勻，并在攪拌下100。C加熱至得到均相無色液 體，然后60。C真空干燥，即得到二元低共熔離子液體l-乙基-3-丁基苯并三氮 唑六氟磷酸鹽/咪唑。通過DSC測試，這種離子液體的低共熔溫度為57。C; 在7(TC時的粘度是11.0cp，在13(TC的電導(dǎo)率是3.8xl0々Scm";穩(wěn)定電化學(xué)窗
n是i.ov。
權(quán)利要求
1、一種二元低共熔離子液體，其特征在于該離子液體含有咪唑分子并具有以下結(jié)構(gòu)式其中M+X-為四丁基溴化銨、氯化膽堿或1-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟磷酸鹽。
2、 一種權(quán)利要求l所述離子液體的制備方法，其特征在于該方法是將四 丁基溴化銨、氯化膽堿或l-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟磷酸鹽與咪唑混合， 加熱得到均相無色液體，真空干燥，即得所述二元低共熔離子液體，具體包括以下步驟第一步，原料的提純及合成① 咪唑和四丁基溴化銨用甲苯重結(jié)晶提純，在6(TC下真空干燥；氯化膽堿用丙酮重結(jié)晶提純，并在6(TC下真空干燥；② l-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟磷酸鹽的合成及提純通過離子交換的方法先用苯并三氮唑和溴丁垸得到l-丁基苯并三氮唑，用l-丁基苯并三氮唑和溴乙垸得到l-乙基-3-丁基苯并三氮唑溴鹽，用乙酸乙酯提純，接著將60% 的HPF6水溶液滴入l-乙基-3-丁基苯并三氮唑溴鹽的水溶液中，得到白色固 體，過濾，用蒸餾水洗滌，干燥，得到純凈的1-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟 磷酸鹽；第二步，離子液體的制備將四丁基溴化銨、氯化膽堿或1 -乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟磷酸鹽與咪 唑按摩爾比為3 :7、 3 : 7或1 : 4混合，并在攪拌下10(TC加熱至得到均相無色 液體，然后6(TC真空干燥，即得到二元低共熔離子液體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二元低共熔離子液體及其制備方法，其離子液體含有咪唑分子并具有如右結(jié)構(gòu)式，其中M⁺X^-為四丁基溴化銨、氯化膽堿或1-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟磷酸鹽；其制備方法是將四丁基溴化銨、氯化膽堿或1-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟磷酸鹽與咪唑混合，加熱得到均相無色液體，真空干燥即得所述離子液體。該離子液體的粘度、導(dǎo)電性和穩(wěn)定電化學(xué)窗口都很良好，粘度在70℃下最低可達(dá)11.0cp，電導(dǎo)率在130℃下最高可達(dá)5.2×10^-2Scm^-1，穩(wěn)定電化學(xué)窗口最高可達(dá)3.4V；其制備方法簡單，環(huán)境友好。
文檔編號C07C215/40GK101560187SQ200910051628
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月21日
發(fā)明者侯亞偉, 單沖沖, 單永奎, 張新華, 平 王 申請人:華東師范大學(xué)