1.5功能化离子液体
在离子液体的阴阳离子中引入一个或多个官能团或阴离子本身具有特定的结构而具有某种特殊功能,或在反应中作为溶剂或催化剂,即被称为功能化离子液体。将卤化物、有机卤化物、卤代醇、卤化羧酸及其衍生物和催化剂等功能团键合到阳离子上,可以合成不同功能化的离子液体。功能化离子液体具有普通离子液体的通性,并且由于其功能化可以有具体的应用。
离子液体可以分别有阳离子功能化和阴离子功能化。阳离子功能化包括磺酸基功能化,氨基功能化,酰胺功能化和酯基功能化等,阴离子功能化主要有OH-、CF3SO3-、F3CO2S-N-SO2CF3-和CN-等。功能化离子液体可以作为特定合成反应或催化反应的溶剂或催化剂;还可用于分析化学中的色谱固定相、质谱分析中的基质和传感器等。因此,可以根据实际需求,调节阴、阳离子的组成进行设计、合成,以获得最佳性能的离子液体。本文来自辣/文(论+文?网,
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1.6 离子液体的应用
离子液体由于其特殊的性能广泛的应用于催化、分离、电化学、有机合成、高分子及纳米材料等领域。
1.6.1离子液体在分离过程中的应用
离子液体能溶解某些有机化合物、无机化合物和有机金属化合物, 而同大量的有机溶剂不混溶, 其本身非常适合作为新的液-液提取的介质。
(1)离子液体萃取有机物
离子液体蒸汽压低,液态范围广,对很多有机物有显著而不同的选择性,在萃取分离有机物领域应用广泛。
Huddleston 等[9]研究了苯的衍生物如甲苯、苯胺、苯甲酸、氯苯等在离子液体相[ Bmim] PF6 与水相中的分配系数, 并与其在辛醇-水间的分配进行比较,发现前者比后者低一个数量级。这说明离子液体整体具有较强的极性,能够溶解许多化合物。
Brennecke 等[10]研究用离子液体处理油页岩。用[Bmim] PF6 或[ Bmim]Cl-AlCl3 在175 ℃下萃取,产率为用传统溶剂如己烷、甲基氯等萃取的10 倍以上。
(2)离子液体萃取金属离子
离子液体具有绿色环保、易回收的特点, 非常适合用于萃取金属离子。
Thied等[11]研究了离子液体[Bmim]PF6 中加入硝酸来溶解用过的燃料回收金属, 对回收铀和钚特别有效。Soufiane等[12]使用离子液体和超临界CO2 从水中萃取镧系元素。通过水/离子液体/超临界CO2萃取镧和铕, 萃取率高达87% 。
(3)离子液体用于气体分离
离子液体可以选择性的溶解气体, 在气体分离上有广阔的前景。
Song等[13]研究用咪唑盐溶解在离子液体[Bmim]PF6 中的混合液去除天然气中的H2S 和CO2。
Ortiz等[14]用含有银离子的[Bmim][BF4] 水溶液通过配位作用从丙烷/丙烯混合物中吸收丙烯, 该体系与传统吸收剂相比显示了更高的分离效果和环保效果。
Ruth等[15]用处理过的离子液体膜去除燃料煤工厂产生的CO2 有很好的效果。
Genisson等[16]用离子液体吸附技术对含有SO2、NH3、H2 S及苯污染物等室内空气进行净化实验, 四种污染物都有较好的去除效果。
离子液体还可有效清除空气中的颗粒物、尘埃和细菌, 如Welton等[17]报道用离子液体净化含甲醛、苯、悬浮微粒、细菌的室内空气, 发现其浓度都有所降低。
随着社会的发展, 工业废气、汽车尾气以及家庭装修等人类活动造成的环境污染日趋严重, 研究表明利用离子液体吸附技术治理空气污染具有效率高、能耗低、工艺简单、适用范围广等特点, 已取得很大进展。
用离子液体吸附技术用于汽车尾气污染治理的报道很多。如Wei等[18]研究了离子液体参与的氧化/萃取同时进行的汽油脱硫体系。Tama等[19]把离子液体作为吸附剂用于净化汽车尾气有显著效果。另外Wu 等[20]合成了功能化离子液体对工业烟气中的SO2 进行脱除。Eber等[21]用离子液体萃取汽油和柴油中的S化合物、N 化合物, 可使硫含量降至10*10-6或更低。
Liu Jing fu等[22]报道了用离子液体并采用液相微萃法可萃取出一些典型的环境污染物。证明了1- 烷基-3- 甲基咪唑烷鎓辣氟磷酸盐([Cnmim][PF6],n=4,8)两种典型的离子液体可有效地萃取4 5 种典型的环境污染物,包括BTEX(苯、甲苯、乙苯和二甲苯)、多环芳香族碳氢化合物、邻苯二甲酸盐、苯酚、芳胺、除草剂、有机锡、有机汞。
张成中等[23]发现CuCl/[Bmim]Cl 对汽油具有较高的萃取脱硫能力,多步萃取后能使汽油中硫含量降至(20~30)μ g/g 且容易与汽油分离,不会造成汽油中烯烃的聚合
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