（分析化学专业论文）功能化氧化型离子液体的性能研究及应用.pdf

，“jr 。，t 、， _ ，11 _l11 e a s tc h i n an o r m a lu n i v e r s i t y u n i v e r s i t yc o d e ：1 0 2 6 9 s t u d e n ti d ：5 2 0 6 0 6 0 6 0 0 4 p r o p e r t i e sa n da p p l i c a t i o no fo x i d i z i n gt a s k - s p e c i f i ci o n i cl i q u i d s d e p a r t m e n t ：h 曼堡i 墨! ! y m a j o r ：! f 坠坠垦! y ! i 堡垒! h 曼婴i 墨! ! y r e s e a r c hf i e l d ：g 丛垒! y 墨i 墨垦旦亟q ! 曼塑g h 曼婴i 墨! 醒一 s u p e r v i s o r ：里! q 鱼墨墨q ! ：b g k 丛is h 垒n 2 0 1 0 1 0 郑重声明 东师范大学攻 已经注明引用 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：e t 期：如细年，胡日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 功能化氧化型离子液体的性能研究及运用系本人在华东师范大学攻读学位期间在导 师指导下完成的博士学位论文，本论文的研究成果归华东师范大学所有。本人同意华东师范 大学根据相关规定保留和使用此学位论文，并向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所 和“知网 送交学位论文的印刷版和电子版；允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据 库被查阅、借阅；同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检 索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) () 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部”或“涉密 学位论文， 于 年月日解密，解密后适用上述授权。 ( ) 2 不保密，适用上述授权。 导师签本人签名 i 乏么乙= 本人签名刁垡么么己 2 0 e o 年乙月- 日 “涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定过的学位论文( 需 附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方为有效) ，未经上述部门审定的学 位论文均为公开学位论文。此卢明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权) 。 诡沈一博士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 卢冠忠教授华东理工大学主席 李和兴教授上海师范大学 黄富强教授上海硅酸盐所 上官文峰教授交通大学 屠波教授复旦大学 华东师范大学2 0 1 0 年申请博士学位论文 论文摘要 功能化离子液体是指在组成离子液体的阳离子或阴离子中含有特定的官能团， 具有特殊理化性质的一类离子液体。随着离子液体理论及应用技术研究的不断深 入。对新型的、具有特殊功能的离子液体的需求越来越强烈。在离子液体中嫁接 各种官能团，实现离子液体的功能化以满足特定的需求，是当今离子液体研究方 向的前沿。对扩展离子液体在实际应用中的范围，推进工业化进程有着极为重要 的意义。 本文为适应这一需求，制备三个系列1 2 种未见文献报道的新型功能化氧化型 离子液体，研究了它们的性质，探讨了其应用途径，同时还详细地研究了两类7 种已知的功能化离子液体中的氧化反应。主要包括以下内容： 1 、设计合成了四种新型烷基咪唑过二硫酸盐离子液体：1 甲基3 正丁基咪唑 过二硫酸盐、1 甲基3 正己基咪唑过二硫酸盐、1 甲基3 正辛基咪唑过二硫酸盐、 1 甲基3 正癸基咪唑过二硫酸盐。运用f t - i r 、，hn m r 和元素分析对其组成和结 构进行了确认，并研究了它们的熔点、密度、电导率、粘度、电化学稳定窗口、 热稳定性和溶解性等性质。结果显示，这四种功能化离子液体的密度比水大，熔 点较低( 最高4 8 0 c ) ，热分解温度在9 5o c 左右，电导率变化范围为0 9 x 1 0 4s c m 至 2 8 x 1 0 - 4s c m ( 4 0 0 c ) ，粘度变化范围为7 0 0 1 4 5 0m p a s ( 2 5o c ) ，稳定电化学窗口均 在1 2v 左右，在极性溶剂中溶解性良好。同时，利用这类功能化离子液体作为溶 剂、反应试剂氧化某些有机物取得了良好的效果，转化率和产率较高，展示出这 类功能化氧化型离子液体在氧化反应中的广阔的应用f j 景。 2 、设计合成了以高碘酸根为阴离子，烷基咪唑和烷基吡啶为阳离子的四种 新型功能化氧化型离子液体：1 甲基3 正辛基咪唑高碘酸盐、1 正己基吡啶高碘 酸盐、1 正辛基吡啶高碘酸盐、1 正癸基吡啶高碘酸盐。运用f t - i r 、1 hn m r 、 元素分析、x r d 确定了它们的组成、结构、并研究了它们的熔点、密度、电导 率、粘度、电化学稳定窗口、热稳定性和溶解性等性质，结果显示，这四种离子 液体具有较低的熔点( 最高7 0 0 c ) ，同时具有较差的热稳定性( 热分解温度1 7 0 o c ) ，在有机溶剂中具有良好的溶解性。同时将这类离子液体应用到醇类的氧 化反应中，反应产率和选择性均较高，且不需要使用溶剂和催化剂，符合现代绿 色化学的原则，表现出这类功能化氧化型离子液体在绿色化学中的潜在功能和广 阔的应用前景。 华东师范大学2 0 1 0 年申请博士学位论文 3 、利用卤素单质与卤离子离子液体制备了功能化三卤离子液体，并完成了以 下研究工作：( 1 ) 将含【c 1 a r 2 离子的离子液体溶液运应用于芳香化合物的亲核取 代反应，高选择性地制备了亲核取代产物，讨论了离子液体种类、不同的芳香化 合物、溴单质量及反应时间等因素对反应产物选择性的影响，并初步探究了反应 机理。( 2 ) 将含 c 1 3 】离子的离子液体体系用于某些有机氯代反应，如：酮的t x - h 氯 代反应，烯烃加成反应及芳香化合物的氯代反应。反应过程简单易操作，污染少， 产率高，并且反应后离子液体可重复利用。( 3 ) 依据含氯离子、溴离子的离子液体 与碘单质所形成的【a 1 2 ，【b r - 1 2 。离子液体溶液在紫外光区有强烈特征吸收的特 征，利用紫外分光光度法测定离子液体中卤离子的含量，该方法具有高精确性和 灵敏性，简便实用，对疏水性和亲水性离子液体均能准确测定。 4 、制备了三种硝酸根功能化离子液体，并用于催化分子氧氧化苯甲醇类的反 应中，其中质子离子液体硝酸吡啶盐为溶剂和催化剂，催化分子氧氧化苯甲醇， 可实现清洁、高效氧化苯甲醇制备苯甲醛的目的，并且系统研究了离子液体的种 类及质量、反应的温度等影响因素对产物产率的影响，并在此基础上优化反应条 件。在优化的实验条件下苯甲醛的收率可达到9 5 ，反应催化体系简单廉价，不 使用其它有机溶剂，质子离子液体催化剂能简单的通过固液分离从反应体系中分 离出来，为重复使用催化体系提供了可能和便利，符合绿色化学的原则。 5 、以1 甲基3 正辛基咪唑筠离子为阳离子，分别以重铬酸根、钼酸根、钨酸 根、锑酸根离子作阴离子，合成了四种新型功能化离子液体：1 甲基3 正辛基咪 唑重铬酸盐、1 甲基3 正辛基咪唑钼酸盐、1 甲基3 正辛基咪唑钨酸盐、1 甲基3 正辛基咪唑锑酸盐。运用f t - i r 、1 hn m r 、u v - v i s 和元素分析确认其组成和结构， 并研究了它们的熔点、密度、电导率、粘度、电化学稳定窗口、热稳定性和溶解 性等性质。同时，利用这些离子液体在反应过程中“模板溶剂反应物功能 制备 了金属氧化物纳米材料，并用x r d 、t e m 对材料进行了初步表征，结果显示所合 成的金属纳米氧化物粒径较小，形貌多样。表现出这类离子液体在材料制备中潜 在的功能和广阔的应用前景。 关键词：离子液体、功能化、氧化、三卤离子、烷基咪唑、烷基吡啶、过二硫 酸盐、高碘酸盐、重铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、锑酸盐、纳米氧化物 华东师范大学2 0 1 0 年申请博士学位论文 a b s t r a c t t a s ks p e c i f i ci o n i cl i q u i d s ( t s i l s ) a r ea t t r a c t i n ge n o r m o u si n t e r e s td u et ot h e p o s s i b i l i t i e st om o d u l a t et h e i rp h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e st h r o u g h a n a p p r o p r i a t e s t r u c t u r em o d i f i c a t i o no rc o m p o n e n tc h a n g ea n dt ot a i l o rt h eb e s ti o n i cl i q u i df o re a c h s p e c i f i ca p p l i c a t i o n i n t e l l i g e n tc h o i c eo ft h ea n i o na n dc a t i o no rt h ei n t r o d u c t i o no f f u n c t i o n a lg r o u p so nc a t i o n sa n d ( 0 r ) a n i o n so ft h ei o n i cl i q u i d sc a nc r e a t eat s i l st h a t h a sw i d ea n o d i co rc a t h o d i cl i m i t s ( o rb o t h ) ，am o r eh y d r o p h o b i co rl e s sh y d r o p h o b i c b e h a v i o r ，a c i da n d o rb a s ep r o p e r t y ，e t c e c o l o g i c a la n de c o n o m i cc o n c e r n sa s s o c i a t e d w i t ht h ec h e m i c a ls y n t h e s i sh a v ep o s e d s t r i n g e n ta n dc o m p e l l i n gd e m a n d sf o rg r e e n e r ， m o r es u s t a i n a b l et e c h n o l o g i e s o b v i o u s l y ，i nd e v e l o p m e n t so ft h ev a r i o u so x i d a t i o n p r o c e s s e s ，f i n e - t u n i n gt h er e a c t i v i t yo fc o m m o no x i d a n t s ，e x p a n d i n gt h ea p p l i c a t i o no f n e w o x i d a n t s ，a v o i d i n gt h eu s eo fc o n v e n t i o n a lv o l a t i l es o l v e n t s ，a p p l i c a t i o no f s o l v e n t f r e er e a c t i o na n dr e c y c l i n gr e a c t i o nm e d i aa r eo fp r i m ei m p o r t a n c et or e d u c e d r a m a t i c a l l ye n e r g y ，m a t t e rc o s t s ，w a s t e sa n dr i s k s i ts h o u l dg r e a t l ye n h a n c et h e i n t e r e s to fi n d u s t r yi no x i d a t i o nc h e m i s t r y t ot a k ed e m e n d so f c h e m i c a li n d u s t r yi n t oa c c o u n t ，w eh a v ed e s i g n e da n dp r e p a r e d t w e l v en o v e lo x i d i z i n gt a s k - s p e c i f i ci o n i cl i q u i d sa n di n v e s t i g a t e dt h es p e c i a lo x i d a t i o n r e a c t i o n si no t h e rs e v e nt a s k s p e c i f i ci o n i cl i q u i d s d e t a i l sa r ea sf o l l o w s ： 1 f o u rn o v e li o n i cl i q u i d sb a s e do np e r o x y d i s u l f a t ea r ed e s i g n e da n ds y n t h e s i z e d ： 1 - m e t h y l - 3 - b u t y l i m i d a z o l i u mp e r o x y d i s u l f a t e ，1 - m e t h y l 一3 一h e x y l i m i d a z o l i u mp e r o x y d i - s u l f a t e ，1 - m e t h y l 3 o c t y l i m i d a z o l i u mp e r o x y d i s u l f a t e ，1 - m e t h y l - 3 - d e c y l i m i d a z o l i u m p e r o x y d i s u l f a t e t h e i rc o m p o s i t i o na n ds t r u c t u r e sh a v eb e e nc o n f i r m e db yf t - i r ，1 h n m ra n de l e m e n ta n a l y s i s t h e i rm e l t i n g p o i n t ，d e n s i t y , c o n d u c t i v i t y , v i s c o s i t y , e l e c t r o c h e m i c a lw i n d o w , t h e r m a ls t a b i l i t ya n ds o l u b i l i t yh a v eb e e na l s oi n v e s t i g a t e d s o m ea l c o h o l sa n dt h i o l sa r eo x i d i z e dw i t hr e l a t i v e l yh i g hc o n v e r s i o na n dy i e l d ，u s i n g t h e s et s i l sa ss o l v e n t sa n dr e a g e n t s ，w h i c hi n d i c a t et h eg o o dp r o s p e c t so fa p p l i c a t i o n 0 ft s i l si nt h eo x i d a t i o nr e a c t i o n s 2 f o u ri o n i cl i q u i d sb a s e do na l k y l i m i d a z o l i u mo ra l k y l - p y r i d i n i u mc a t i o na n d p e r i o d a t e a n i o nh a v e b e e nf i r s t p r e p a r e d ：1 - m e t h y l - 3 - o c t y l i m i d a z o l i u mp e r i o d a t e ， 1 - h e x y l - p y r i d i n i u mp e r i o d a t e ，1 - o c t y l p y r i d i n i u mp e r i o d a t e ，1 - d e c y l p y r i d i n i u m p e r i o d a t e t h e yh a v eb e e nc h a r a c t e r i z e db yf t - i r ，1 hn m r ，x r da n de l e m e n ta n a l y s i s a n dt h e i rc o m p o s i t i o na n ds t r u c t u r e sh a v eb e e nc o n f i r m e d t h e i rm e l t i n gp o i n t ，d e n s i t y , c o n d u c t i v i t y , e l e c t r o c h e m i c a lw i n d o w , t h e r m a ls t a b i l i t ya n ds o l u b i l i t yh a v eb e e ns t u d i e d w i t h o u ta n yo t h e rs o l v e n t sa n dc a t a l y s i s ，a l c o h o l sa r eo x i d i z e dw i t hr e l a t i v e l yh i g h c o n v e r s i o na n dy i e l du s i n gt h e s et s i l sa ss o l v e n t sa n dr e a g e n t s i ts h o w sb r i g h t p o t e n t i a lo ft h ei o n i cl i q u i d si ng r e e nc h e m i s t r y ! i i 华东师范人学2 0 1 0 年申请博士学位论文 3 t r i h a l i d et a s k s p e c i f i ci o n i cl i q u i d sa r e s y n t h e s i z e dw i t hh a l o g e na n dh a l i d ei o n i c l i q u i d sf o r t h ea p p l i c a t i o no fn u c l e o p h i l i cs u b s t i t u t i o nr e a c t i o no fa r o m a t i cc o m p o u n d s c h l o r i n a t i o nr e a c t i o no fs o m eo r g a n i cc o m p o u n d sa n dq u a n t i t a t i v ed e t e r m i n a t i o no f c h l o r i d ei o n as e r i e so fw o r ki sd e s c r i b e da sf o l l o w s ( 1 ) t h ei o n i cl i q u i dc o n t a i n i n g 【c 1 一b r 2 。i sa p p l i e dt on u c l e o p h i l i cs u b s t i t u t i o nr e a c t i o no fa r o m a t i cc o m p o u n d sa n dt h e p r o d u c t sa r eo b t a i n e dw i t hh i g hs e l e c t i v i t y t h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n ti o n i cl i q u i d s ， d i f f e r e n ta r o m a t i cc o m p o u n d s ，t h ea m o u n t so fb r o m i n ea n dr e a c t i o nt i m ea r ed i s c u s s e d a n dt h er e a c t i o nm e c h a n i s mi sp r o p o s e dt oe x p l a i nt h er e a c t i o np r o c e s s ( 2 ) t h ei o n i c l i q u i dc o n t a i n i n g 【c i c 1 2 i sa p p l i e dt ot h ec h l o r i n a t i o nr e a c t i o no fs o m eo r g a n i c c o m p o u n d s ，s u c ha sa l k e n e s ，a r e n e s ，k e t o n e s r e a c t i o np r o c e s si sr a t h e rs i m p l ew i t h h i g hy i e l da n dl e s sp o l l u t i o n ( 3 ) h a l o g e ni o n si ni o n i cl i q u i d sc a r lb ea n a l y z e db y u l t r a v i o l e ts p e c t r o p h o t o m e t r i cd e t e r m i n a t i o nb e c a u s ei o n i cl i q u i ds o l u t i o nc o n t a i n i n g 【c l 1 2 。o r 【b r - 1 2 h a sas t r o n gc h a r a c t e r i s t i ca b s o r p t i o ni nu v r e g i o n t h i sm e t h o di s a v a i l a b l ew i t hh i g ha c c u r a c ya n ds e n s i t i v i t yf o rb o t hh y d r o p h o b i ca n dh y d r o p h i l i ci o n i c l i q u i d s 4 t h r e en i t r a t ei o n i cl i q u i d sa r ep r e p a r e df o rc a t a l y t i co x i d a t i o no fb e n z y la l c o h o l w i t hm o l e c u l a ro x y g e n b e n z y la l c o h o li sc o n v e r t e dt o b e n z a l d e h y d e w i t hh i g h e f f e c i n c ya n dc l e a no x i d a t i o nu s i n gp r o t o ni o n i cl i q u i d s ( p y r i d i n i u mn i t r a t e ) b o t ha s s o l v e n ta n dc a t a l y s t t h ei n f l u e n c eo ft h ea m o u n t so fi o n i c l i q u i d sa n dr e a c t i o n t e m p e r a t u r ea r ed i s c u s s e d a f t e ro p t i m i z a t i o n ，t h ey i e l do ft h er e a c t i o ni su pt o9 5 t h i sc a t a l y s ts y s t e mi ss i m p l ea n dc h e a pw i t h o u to t h e ro r g a n i cs o l v e n t s p r o t o ni o n i c l i q u i dc a t a l y s tc a nb ee a s i l ys e p a r a t e df r o mt h er e a c t i o ns y s t e mf o rt h er e c y c l eo f c a t a l y t i cs y s t e m 5 f o u rn o v e li o n i cl i q u i d sb a s e do n1 - m e t h y l 3 o c t y l i m i d a z o l i u mc a t i o nh a v eb e e n o b t a i n e dw i t hd i c h r o m a t e ，m o l y b d a t e ，t u n g s t a t e ，a n da n t i m o n a t ea n i o n s ，r e s p e c t i v e l y ： 1 - m e t h y l 3 - o c t y l i m i d a z o l i u md i c h r o m a t e ，1 - m e t h y l 3 o c t y l i m i d a z o l i u m m o l y b d a t e 1 - m e t h y l - 3 o c t y l i m i d a z o l i u mt u n g s t a t e ，1 - m e t h y l 3 o c t y l i m i d a z o l i u ma n t i m o n a t e t h e i r m e l t i n gp o i n t ，d e n s i t y , c o n d u c t i v i t y , v i s c o s i t y , e l e c t r o c h e m i c a lw i n d o w , t h e r m a ls t a b i l i t y a n ds o l u b i l i t yh a v eb e e ni n v e s t i g a t e d t h r e en a n om e t a l l i co x i d e sh a v eb e e n s y n t h e s i z e d u s i n gi o n i cl i q u i da st h es o l v e n t ，t e m p l a t ea n dr e s o u r c eo fm e t a l t h en a n om a t e r i a l sa r e c h a r a c t e r i z e db yx r d 、t e ma n ds h o ws m a l ls i z ea n dv a r i o u ss h a p e s i te x h i b i t st h e a p p l i c a t i o np o t e n t i a lo fi o n i cl i q u i d si nt h ep r e p a r a t i o no fs p e c i a ll l a n o m a t e r i a l s k e y w o r d ：t a s k s p e c i f i ci o n i cl i q u i d s ， a l k y l p y r i d i n i u m ，p e r o x y d i s u l f a t e ，p e r i o d a t e ， a n t i m o n a t e o x i d a t i o n ，t r i h a l i d e ，a l k y l i m i d a z o l i u m ， d i c h r o m a t e ，m o l y b d a t e ，t u n g s t a t e ， i v 华东师范大 第一章 1 1 1 2 1 2 2 阴离子的功能化4 1 2 3 双功能化离子液体6 1 3 功能化离子液体的特性。7 1 3 1 功能化离子液体的酸性7 1 3 2 功能化离子液体的碱性8 1 3 4 功能化离子液体的手性1 0 1 3 5 功能化离子液体的配位性质。1 2 1 3 6 功能化离子液体的氧化还原性1 4 1 3 7 功能化离子液体的生物降解性1 4 1 3 8 功能化离子液体的荧光和显色性质1 5 1 3 9 溶剂与模板的双重功能1 5 1 5 本论文的设想和研究内容1 6 参考文献( 1 6 4 ) 1 7 第二章过二硫酸根功能化离子液体的制备、表征及应用。2 4 2 - 1 前言2 4 2 2 实验部分2 5 2 2 1 试剂与仪器2 5 2 2 2 过二硫酸盐功能化离子液体的合成2 5 2 2 3 过二硫酸盐离子液体的表征2 7 2 2 4 在过二硫酸盐离子液体中氧化反应试验操作2 7 2 3 结果与讨论。2 8 2 3 1 过二硫酸盐离子液体的性质研究2 8 2 3 2 氧化型离子液体中的氧化反应4 1 2 4 j 、结4 2 参考文献( 4 2 ) 4 3 v 华东师范大学2 0 1 0 年申请博士学位论文 第三章高碘酸根功能化离子液体的制备、表征及应用。4 6 3 1 前言4 6 3 2 实验部分4 7 3 2 1 试剂与仪器4 7 3 2 2 高碘酸盐功能化离子液体的合成。4 7 3 2 3 高碘酸盐离子液体的表征4 9 3 2 4 高碘酸盐离子液体中的氧化反应4 9 3 3 结果与讨论4 9 3 3 1 高碘酸盐功能化离子液体的性质4 9 3 3 2 离子液体中氧化苯甲醇的反应5 9 3 4 爿、结6 0 参考文献( 3 4 ) 6 1 第四章三卤功能化离子液体中的氧化反应6 3 4 1 前言6 3 4 2 试剂与仪器6 3 4 3 芳香化合物在含 b r 2 - c l 】_ 离子液体体系中的亲核取代反应6 4 4 3 1 实验操作部分6 5 4 3 2 结果与讨论。6 6 4 - 4 在含 c 1 2 一c q 。离子液体体系中有机物的氯化反应7 5 4 4 1 实验操作部分。7 5 4 4 2 结果与讨论7 6 禾5 离子液体中卤离子定量分析。8 0 4 - 5 1 实验操作部分8 1 4 - 5 2 结果与讨论8 2 z 卜6d 、结8 5 参考文献( 4 9 ) 8 6 第五章硝酸根功能化离子液体在醇类氧化中的应用8 9 5 1 前言8 9 5 2 实验部分9 0 5 2 1 试剂与仪器9 0 5 2 2 硝酸离子液体的制备。9 0 v 1 6 - 1 前言9 8 6 2 实验部分。9 9 6 2 1 试剂与仪器。9 9 6 2 2 重铬酸盐离子液体的合成9 9 6 2 3 钼酸盐、钨酸盐、锑酸盐功能化离子液体的合成1 0 0 6 2 4 功能化离子液体的表征1 0 1 6 2 5 离子液体中制备金属纳米氧化物1 0 1 6 3 结果与讨论。1 0 1 6 3 1 功能化离子液体的表征1 0 1 6 3 2 制备无机氧化物纳米粒子1 1 4 6 4d 、结1 1 6 参考文献( 2 8 ) 1 1 7 第七章结论1 1 9 博士研究生阶段的科研成果1 2 1 1 改谢1 2 3 v i i 华东师范大学2 0 1 0 年申请博士学位论文 !：!j21：!12：；!：一 第一章绪论 1 1 功能化离子液体的定义 离子液体经过近二十年的迅猛发展，其应用领域也从最初的电化学、有机合 成、催化化学【1 7 】、迅速发展到纳米材料、清洁能源、生物科学等新兴领域【8 1 4 。 功能化离子液体除了具有离子液体自身所拥有的一些性质外，还有功能化基团带 来更加独特的性能。随着功能化离子液体的不断发展，创造出许许多多性能独特 的离子液体，使得离子液体具有前所未有的多样化性质，各种性能越来越佳，运 用范围越来越广。 功能化离子液体是指在组成离子液体的阳离子或阴离子中含有特定的官能 团，具有特殊理化性质的一类离子液体。赋予离子液体特殊的理化性能的过程被 称为离子液体的功能化【1 5 】，所以离子液体被称为“设计者的溶剂”1 1 6 1 ，这种设 计包括针对其物理性质( 例如：流动性、密度、电导率、液态范围) 的功能化和 针对化学性质( 极性、酸性、手性、配位能力、溶解性) 的功能化。在离子液体 中嫁接各种官能团，实现离子液体的功能化以满足特定的需求，是当今离子液体 研究领域的前沿。 1 2 离子液体功能化的种类 离子液体是由阴阳离子组成的物质1 1 7 - 2 8 ，离子液体的功能化主要是通过阳 离子功能化、阴离子功能化、以及两者兼备的双功能化三种方法实现。 1 2 1 阳离子的功能化 阳离子的功能化主要从咪唑环阳离子的官能化、其它杂环阳离子、多聚链接 阳离子三条路径来讨论。 ( 1 ) 咪唑环阳离子的官能化 咪唑环阳离子是离子液体中最常见的阳离子 2 9 3 7 1 ，在咪唑环阳离子环上引 入不同的官能团，合成具有特殊功能的离子液体。图1 1 列出了部分阳离子官能 化的功能化离子液体的结构式【3 8 】。如在咪唑环烷基侧链上加入- ( c h 2 ) 。s 0 3 h ， - ( c h 2 ) 。c o o h 【3 9 ，4 0 l ，s h 4 1 ，- c o n h 2 1 4 2 1 ，- - ( c h 2 ) 。c o o r 【4 3 ，4 4 1 ，- o h ，o r ， 【4 5 ，4 6 ，4 7 1 ，( c v 2 ) n c f 3 【4 8 1 ，- ( c h 2 ) 。c f 3 1 4 9 ，- ( c h 2 ) n c o r 【5 0 l ，- ( c h 2 ) n c n t 5 i ，5 2 1 ， - ( c h 2 ) 。s 0 2 c i 【5 3 ，丙烯酸酯【5 4 】，尿素、硫脲和硫醚【5 5 】等等。 华东师范大学2 0 1 0 年申请博上学位论文 一_ 囝 m e m e m e m e i c 峨、叼r ， m 。 a 一一2 i ，2 ，3 蚴、s 帆h r c i ， ( c 峨s q a ( h ! k s h a 一 玎= 3 1 2 呛 i+ j ， m c n ) | m e ( c h 2 ) ( c f 2 ) s f 5 m 。 a ( c h 2 ) 坩、n h r m e a r c 龇、 虹 a - 一= i ，2 ，3 x = 0 ，s ：r = 烷摹 x r k 、c o 砧 a 一玎2i ，3 ，r x r x = 卤代烷基 a - a a ( c h 2 ) 3 、 p a 。 r l 手性中心 鸭 a 2 b f 4 ，p f 6 s o t c f 3 ，n ( c n ) 2 n ( s 0 2 c f 3 ) 2 图1 1 咪唑阳离子的官能化 f i g u r e1 1f u n c t i o n a l i z a t i o no fi m i d a z o l i u mc a t i o n ( 2 ) 其他杂坏阳离子 随着离子液体种类和制备方法的不断发展，除了以上咪唑环阳离子官能化 外，还涌现出越来越多的以其它杂环为母体的阳离子功能化离子液体( 图 1 2 ) 【5 6 】。 2 毗 3 扰呐屹 刚 疗 一 小 华东师范大学2 0 1 0 年申请博士学位论文 泛凶孑汐昌 r 5 、，r r 1 亭 r 2 6 34 7 ” 阳吨 r 5 r r 2 8 月 r 4 91 0 1 11 21 3 1 4 1g j l 类 5 7 ，5 8 】2 己内酰胺【5 9 】3 哌啶【6 0 】4 吗啉【6 1 】5 - p 1 掀 6 2 ，6 3 1 6 - 唑 6 4 】 7 嗯唑【6 5 】8 吡唑【6 6 】9 噻唑【6 7 7 0 】1 0 异喹啉【7 1 】1 1 嘧啶【7 2 】1 2 哒嗪【7 3 】1 3 吡嗪 7 4 】1 4 苯并三氮哗【7 5 】 图1 2 离子液体阳离子的结构 f i g u r e1 2s t r u c t u r eo fs o m ec a t i o n so fi o n i cl i q u i d s ( 3 ) 多聚阳离子 5 6 】 聚合物电解液和常规电解液相比，优点是安全稳定且具有优良的物理性质。 把离子液体的单体聚合用来制备高离子传导的固体膜，使用这类膜能使电化学设 备变小变