離子液體制備及其化工應(yīng)用進(jìn)展

陳欣

摘要：離子液體，是一種高科技的綠色溶劑，具有無(wú)限的應(yīng)用前景以及發(fā)展前景，同時(shí)，它也具有良好穩(wěn)定性、不易揮發(fā)性、以及可設(shè)計(jì)性等優(yōu)良特點(diǎn)。在化學(xué)反映過(guò)程中，相對(duì)于傳統(tǒng)的反應(yīng)溶劑，它更能為反應(yīng)提供良好環(huán)境。文章對(duì)離子液體制備及其化工應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：離子液體制備；化工應(yīng)用；進(jìn)展

前言：離子液體，又叫做室溫熔融鹽。它主要是由離子構(gòu)成的一種液體，在溫度小于100℃的時(shí)候，呈現(xiàn)一種液態(tài)鹽狀。在正常的情況下，離子化合物通常都是在達(dá)到了某一溫度才能進(jìn)行液態(tài)的轉(zhuǎn)化，而離子液體可以在很寬泛的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行液態(tài)的轉(zhuǎn)化。

1離子液體的制備方法

離子液體的制備，是目前所有離子液體研究的重點(diǎn)與核心內(nèi)容，最早期的離子液體是硝酸乙基銨。那時(shí)候的液體制備還是比較簡(jiǎn)單的，就是將濃硝酸和基銨按照一定的比例進(jìn)行混合，經(jīng)過(guò)蒸餾的過(guò)程對(duì)多余的水分進(jìn)行去去除工作，就能得到離子液體。傳統(tǒng)的制備方式的手段在一定程度上來(lái)說(shuō)，依然存在很多的缺陷和不足，但是這樣的方式和手段，截止到目前依然還在沿用。為了避免傳統(tǒng)手段中存在的不足和缺陷，各種各種新型的制備方式應(yīng)運(yùn)而生[1]。

1.1常規(guī)的制備方法

常規(guī)的制備方式，通常可以分成兩種。一種是一步合成方法，另一種兩步合成方法。離子液體在制備的過(guò)程中，具體要使用哪一種辦法，通常要根據(jù)目標(biāo)離子的組成與目標(biāo)離子的結(jié)構(gòu)來(lái)決定。到今天為止，在各種各樣的離子液體制備方式中，最常見(jiàn)的還要屬一步合成法和兩步合成法。

1.1.1一步合成法

一步合成法通常包括鹵代烷經(jīng)與叔胺這兩種物質(zhì)發(fā)生親核加成反映。或者是用酸與銨的堿性反應(yīng)進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)而生成目標(biāo)離子液體。

1.1.2兩步合成法

在應(yīng)用一步合成法進(jìn)行離子液體的制備過(guò)程中，如果不能有效的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)利息液體的制備，這個(gè)時(shí)候就要根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用兩步合成法。兩步合成法主要步驟是：首先，先將鹵代烷經(jīng)和叔胺兩者進(jìn)行反映，生成季銨；然后，在經(jīng)過(guò)一系列的反映，包括交換離子的工作以及復(fù)分解法以及絡(luò)合反應(yīng)，最后，把離子進(jìn)行轉(zhuǎn)化變成離子液體。

其中，離子交換的方法，是將離子液體（含目標(biāo)陽(yáng)離子）配置成水溶液，之后，通過(guò)目標(biāo)陰離子進(jìn)行交換數(shù)值的工作，通過(guò)一系列的離子交換反映之后，得到含有目標(biāo)離子液體的水溶液，然后，對(duì)于其中多余的水分進(jìn)行蒸發(fā)，最后得到想要的物質(zhì)。

陰離子絡(luò)合反應(yīng)就是指，通過(guò)對(duì)金屬鹵化物與鹵素進(jìn)行反映，得到多核或者是單核的陰離子，其中，這些絡(luò)合陰離子包括[AI2CI7]、[ZnCI3]、[AICI3]、[CuCI2]等物質(zhì)。

電解法就是對(duì)含有目標(biāo)離子液體的氯化物進(jìn)行直接的電解工作，反應(yīng)之后生成目標(biāo)離子氫氧化物以及氯氣等，目標(biāo)離子氫氧化物與含有酸的目標(biāo)陰離子進(jìn)行中和反應(yīng)。

其中，復(fù)分解法是所有的離子液體制備方法中最為常見(jiàn)也是應(yīng)用最廣泛的方式，是將含有目標(biāo)陰離子和含有目標(biāo)陽(yáng)離子的兩種電解質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，最后得到離子液體。但是，在這個(gè)過(guò)程中有一個(gè)需要特別注意的問(wèn)題是，在目標(biāo)陰離子（Y-）與陰離子（X-）進(jìn)行交換的過(guò)程中，要保證兩者進(jìn)行充分的反映，一定要保證沒(méi)有X-存在于目標(biāo)離子液之中，要保證目標(biāo)離子液的純度肚，因?yàn)椋x子液的純度是一項(xiàng)很重要的因素，對(duì)于化學(xué)反映效果有很關(guān)鍵的影響。

2.2新型制備方式

離子液體的最常見(jiàn)的辦法，可以通過(guò)很多的有機(jī)溶劑做介質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，但是這種辦法的效果通常都不是十分的理想，得到的離子液體很少，同時(shí)，也不符合“綠色化學(xué)”的基本準(zhǔn)則，而且，在制備的過(guò)程中，通常需要進(jìn)行很長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行加熱回流工作，浪費(fèi)了大量的時(shí)間。目前，這些方式和手段，在化學(xué)的試驗(yàn)室工業(yè)生產(chǎn)上被廣泛的應(yīng)用。這些方式方法的應(yīng)用，提高了離子液體在制備過(guò)程中的效率，同時(shí)，也更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，綠色環(huán)保[2]。

2.2.1微波輔助法

這種方式在應(yīng)用的過(guò)程中，不需要使用溶劑，化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間也比較短，它的基本反應(yīng)原理就是，極性分子的方向發(fā)生改變?cè)诓粩嘧兓碾姶艌?chǎng)之中，這樣分子之間就會(huì)產(chǎn)生摩擦，發(fā)熱現(xiàn)象。這樣的過(guò)程提高了化學(xué)反應(yīng)的速率。同時(shí)，化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間也縮短了很多。但是這種微波輔助方式，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，依然存在很多的弊端，例如，在反映進(jìn)行的過(guò)程中，比較不容易被控制、同時(shí)也會(huì)有相應(yīng)的副作用發(fā)生。

2.2.2超聲波輔助法

這種方式是能夠借助超聲波的空化效果在離子液內(nèi)部形成高溫環(huán)境，同時(shí)，超聲波的振動(dòng)作用，可以增強(qiáng)攪拌效果，這樣就很大程度上提高了化學(xué)反映效率。超神波的輔助合成離子液體的方法，與傳統(tǒng)方式或者是其他的制備方式相比，反應(yīng)時(shí)間更短，反映效率更高，同時(shí)，也很好的避免了微波輔助方法在應(yīng)用上的一些不足，使得液體的純度提高了很多。

3離子液體的化工應(yīng)用進(jìn)展

3.1在萃取分離中的應(yīng)用

離子液體在萃取分離的過(guò)程中，應(yīng)用的十分廣泛，并且，效果十分的顯著。傳統(tǒng)的萃取分離技術(shù)具有很強(qiáng)的揮發(fā)性，毒性也比較大，對(duì)環(huán)境和人類(lèi)都造成了很大的消極影響和危害。離子液體作為一種新型的綠色溶劑，在應(yīng)用的過(guò)程中，有效的避免了這些問(wèn)題，具有穩(wěn)定性且不易揮發(fā)，因此，離子液體在萃取分離技術(shù)中得到了很廣泛的應(yīng)用。

3.1.1萃取有機(jī)物

因?yàn)殡x子液體的穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，在萃取有機(jī)物中也進(jìn)行了很廣泛的應(yīng)用。在萃取分離工作完成之后，通過(guò)蒸餾對(duì)有機(jī)物進(jìn)行萃取，這樣更加有利于循環(huán)再利用，所以，離子液體在萃取有機(jī)物方面發(fā)揮著很強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。另外，離子液體有具有可設(shè)計(jì)性，不易揮發(fā)，因此，離子液體應(yīng)用在萃取有機(jī)物的過(guò)程中，有效的避免了溶液的損失。

3.1.2萃取脫硫

離子液體這種先進(jìn)的綠色溶劑，在對(duì)脫硫進(jìn)行萃取的過(guò)程中，也發(fā)揮著巨大的作用。在脫硫工作進(jìn)行過(guò)程中，影響離子液體效果的主要原因是，離子液體的結(jié)構(gòu)大小不一樣，水溶性也不同。通常情況下，陰離子的尺寸與萃取效果是成正比的，因此，要想保證萃取效果和質(zhì)量，完全可以通過(guò)改變陰離子的尺寸大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.2在有機(jī)合成反應(yīng)中的應(yīng)用

3.2.1離子液體被作為溶劑

目前，在有機(jī)合成中應(yīng)用的溶劑，大多數(shù)都是有機(jī)溶劑，這些溶劑在使用的過(guò)程中，有一定的弊端，例如，很容易揮發(fā)、容易爆炸、毒性較強(qiáng)等。但是，綠色無(wú)毒害的化學(xué)合成，又是當(dāng)前化工行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中最關(guān)鍵的目標(biāo)。因此，必須要改變傳統(tǒng)的方式方法，離子液體的應(yīng)用，解決了這些難題，同時(shí)，又具有超高的穩(wěn)定性，被作為溶劑廣泛的應(yīng)用在有機(jī)合成反應(yīng)中[3]。

3.2.2離子液體被作為催化劑

經(jīng)過(guò)大量的數(shù)據(jù)表明，離子液體可以被作為催化劑應(yīng)用在酸催化反應(yīng)之中，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，可以根據(jù)反映特點(diǎn)，適當(dāng)?shù)膶?duì)離子液體做調(diào)整，很大程度上提高了催化速率。同時(shí)，也為“綠色化工”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了保障。

總結(jié)：

過(guò)去的數(shù)年，在化工行業(yè)的發(fā)展中，離子液體被廣泛的應(yīng)用，加快了化工行業(yè)的發(fā)展速度，提高了化工產(chǎn)品質(zhì)量，越來(lái)越被人們所重視，逐漸成為“綠色化工”的重要保證和基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣平平，李曉婷，冷炎，等.離子液體制備及其化工應(yīng)用進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2014，11：2815-2828.

[2]楊勝凱，王春風(fēng)，張松娜，等.基于離子液體的石墨烯及其復(fù)合物制備的研究進(jìn)展[J].中國(guó)科學(xué)：化學(xué)，2016，12：1277-1291.

[3]齊金龍，高郁杰，丁輝，等.離子液體催化制備生物柴油研究進(jìn)展[J].化學(xué)工業(yè)與工程，2014，35：24.