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第21卷第2期2021年2月Vol.21No.2Feb.2021黑龙江工业学院学报JOURNAL OF HEILONGJIANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY文章编号：2096-3874（2021）02-0098-06功能性离子液体的应用研究进展李静，蒋舰，负涛，邵艳秋（牡丹江师范学院,黑龙江牡丹江157000）摘要：室温离子液体是一种仅由阳离子和阴离子组成的液体，在化学工业中表现出其作为溶剂和催化剂的独特性质，引起了科学家的关注。
离子液体的阴阳离子可以通过引入特殊基团形成功能性离子液体，由于其对环境友好，在许多行业中作为绿色催化剂而被广泛使用。
针对近几年离子液体在催化反应中的应用、吸收CO?方面的应用以及燃料中脱硫反应的应用进行论述，同时对离子液体作为绿色化溶剂的发展前景进行了展望。
关键词:离子液体;脱硫;应用；催化;吸收中图分类号:TQ413离子液体（Ionic Liquids,ILS）是由不对称的阳离子和各种阴离子组成的多原子有机盐,一般由有机阳离子（如烷基钱离子、烷基磷离子、N-烷基毗睫、N，,N，-二烷基咪哩）和无机阴离子（如BF4-,PF6-,SbF6-,CF3SO3-等）组成。
随着离子液体研究应用的不断深入，离子液体的可设计性为各个领域的应用发展带来了新的契机。
通过在常规离子液体阴阳离子上带有特殊功能的官能团，可形成带有某种性能和应用设计的功能化离子液体。
离子液体作为一种新型功能化材料，应用于催化反应⑴、电化学反应S3〕、生物物质⑷以及材料化学⑸等领域,在反应中无需助催化剂和其他溶剂,具有反应条件温和,稳定性高,且对环境无污染、绿色环保等优点。
1离子液体在催化反应中的应用由于离子液体特殊的物理性质和化学性质，通过对阴离子和阳离子的设计来合成功能性离子液体,引入功能性基团来实现离子液体在更多不同领域的应用价值。
近年来，离子液体被广泛应用于Diels-Alder反应、Friedel-Crafts反应、过渡金属催化反应、区域选择性烷基化反应⑷等催化文献标识码:A反应。
功能化离子液体的制备、性能及应用的研究【摘要】：离子液体由于具有极低的蒸气压、较高的热稳定性和可调的溶解能力被作为一种取代传统挥发性有机溶剂的绿色介质而广泛的应用在有机合成、分离提纯领域，由于电导率高、稳定电化学窗口宽和可调的酸碱性被作为新型电解质和高效催化剂而应用于催化化学和电化学研究领域，由于其配位能力低、界面张力和界面能小以及它们易形成氢键而具有的较高有序性使它们在具有特殊形貌的纳米材料制备中既可作介质又起到模板剂的作用。
因此离子液体的研究无论对科学基础理论研究还是实际应用都有极为重要的意义。
目前，离子液体化学发展急需解决的问题就是如何利用离子液体的性质可调性来设计合成具有特定功能的离子液体以使其在某些应用领域具有特殊的作用以及如何简化离子液体的合成过程，降低离子液体的合成成本以实现离子液体的大规模工业化。
本论文依据这种理念设计合成了五个系列18种未见文献报道的新型离子液体：1、设计合成了六种新型烷基咪唑丙酮酸离子液体：1-乙基-3-甲基咪唑丙酮酸盐、1-正丁基-3-甲基咪唑丙酮酸盐、1-正戊基-3-甲基咪唑丙酮酸盐、四乙基铵丙酮酸盐、四丁基铵丙酮酸盐和胆碱丙酮酸盐。
运用FT-IR、~1HNMR 和元素分析对其结构和组成进行了确定，并研究了它们的相转变温度、电化学性质、热稳定性和溶解性。
结果显示，这六种离子液体的玻璃态转变温度远低于室温，最低值达-77℃，热分解温度在105℃左右，电导率变化范围为0．056至3．0mS／cm，稳定电化学窗口均在2．3V左右并且溶解性良好。
同时，利用1-正戊基-3-甲基咪唑丙酮酸盐离子液体作为溶剂、模板剂和CO_2的来源制备了三种碳酸盐材料，并用FT-IR、XRD、TEM、BET对材料进行了表征，结果证明，所合成碳酸盐为具有较高比表面积和稻草束状形貌的介孔材料。
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。
2、运用简单低成本和环境友好的方法合成了三种两元低共熔离子液体：四丁基溴化铵-咪唑、氯化胆碱-咪唑、1-乙基-3-丁基苯并三氮唑六氟磷酸盐-咪唑。
离子液体的合成及其在有机合成中的应用一、本文概述离子液体是一种特殊的液态盐，具有独特的物理化学性质，如高离子导电性、低蒸汽压、良好的热稳定性、宽的电化学窗口和可设计性等。
这些特性使得离子液体在有机合成中展现出广阔的应用前景。
本文旨在探讨离子液体的合成方法及其在有机合成领域中的应用。
我们将详细介绍离子液体的合成方法，包括通过酸碱中和反应、季铵化反应、离子交换反应等合成不同类型的离子液体。
我们还将讨论如何通过调控离子液体的阴阳离子组成和结构，优化其性能以满足不同应用需求。
我们将综述离子液体在有机合成中的应用。
离子液体可以作为溶剂、催化剂和反应介质，在多种有机合成反应中发挥重要作用。
例如，离子液体可以用于提高有机反应的速率和选择性，实现绿色合成和节能减排。
离子液体还可以用于合成具有特殊结构和功能的有机化合物，如手性分子、高分子材料和纳米材料等。
我们将对离子液体在有机合成中的优势和挑战进行总结，并展望其未来的发展方向。
离子液体作为一种新型绿色溶剂和催化剂，在有机合成中具有广阔的应用前景。
然而，离子液体的成本、稳定性和毒性等问题仍需解决。
因此，未来的研究将集中在开发新型离子液体、优化其合成方法和拓展其应用领域等方面。
通过本文的阐述，我们期望能够为读者提供一个关于离子液体合成及其在有机合成中应用的全面而深入的理解，为离子液体在相关领域的研究和应用提供有益的参考。
二、离子液体的合成离子液体，作为一种独特的溶剂和反应介质，近年来在化学领域引起了广泛的关注。
离子液体的合成是其在各种应用中使用的基础，涉及到了多种化学原理和合成技术。
离子液体的合成主要可以分为两类：一步合成法和两步合成法。
一步合成法是通过一步化学反应直接生成离子液体，这种方法通常适用于那些离子液体组分之间反应活性较高，且不易发生副反应的情况。
两步合成法则首先合成离子液体的阳离子或阴离子前驱体，然后再通过离子交换或酸碱中和等反应得到目标离子液体。
这种方法在合成复杂离子液体时更为常见。
功能离子液体的合成及其应用刘雪琴（武汉科技大学化学工程与技术学院，湖北武汉，430081）摘要：离子液体作为一类新型的环境友好的“绿色溶剂”，具有很多独特的性质，在很多领域有着诱人的应用前景。
由于离子液体的众多优点，人们越来越多地将离子液体作为一种可设计和修饰的功能型分子，以便从这一新型溶剂中获得更大的应用价值。
本文对功能离子液体的合成及应用等方面的研究进展进行了综述。
关键词：离子液体；合成；应用；功能Synthetic Methods and Applications for the FunctionalizedIonic Liquids.Xueqin Liu(College of Science and Metallurgical Engineering, Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081, China)Abstract: Ionic liquids, as a class of novel environmental benign “green solvents”that have remarkable new properties and promising applications in many fields, are receiving more and more attentions. Because of the numerous advantages of the ionic liquid, ionic liquid is widely used as a kind of functional molecules which can be designed and modified. In this paper, some recent research developments on the synthetic methods and applications of the functionalized ionic liquids.Key Words: ionic liquids; synthetize; application; function1离子液体简介离子液体是在室温以及相邻温度下完全由离子组成的有机液体物质。
功能性离子液体的设计合成及其在乳液聚合中的应用研究的开题报告一、研究背景离子液体作为一种重要的绿色溶剂，在化学合成、催化反应、材料制备等领域具有广泛的应用前景。
但是由于传统离子液体在大规模生产、储存、运输等方面存在一定的困难，因此发展功能性离子液体成为当前研究的热点之一。
功能性离子液体是指在传统离子液体基础上引入一些具有特殊功能的官能团而形成的新型离子液体。
因此，功能性离子液体不仅具有传统离子液体的溶解性能，还能在催化、分离、传递等方面发挥特殊的作用。
乳液聚合是一种重要的聚合反应方式，采用乳液聚合能制备透明、弹性良好的高分子材料，品质较优，具有广泛的应用前景。
然而，乳液聚合存在乳胶稳定剂的选择、稳定性的控制等难题，且有些聚合反应过程中会产生挥发性有机物。
因此，引入功能性离子液体用于乳液聚合是一种新的解决方法。
二、研究内容本研究旨在通过设计合成功能性离子液体，并将其应用于乳液聚合反应中，以达到改善乳液聚合反应的分散性、稳定性和聚合效率的目的。
具体研究内容包括：1. 合成功能性离子液体。
本研究将以具有亲水性和亲油性官能团的化合物为原料，通过化学反应合成具有一定结构的离子液体。
2. 分析表征离子液体的结构和性质。
本研究将通过核磁共振（NMR）、红外光谱（IR）、质谱（MS）等手段对合成的离子液体进行结构表征，并通过热力学实验等手段对其性质进行分析。
3. 评估离子液体在乳液聚合反应中的应用效果。
本研究将采用不同的乳胶稳定剂和不同类型的可聚合单体，评估离子液体在乳液聚合反应中的分散性、稳定性和聚合效率，并探讨其作用机理。
三、研究意义本研究的成果可以为功能性离子液体在材料制备领域的应用提供新的思路和方法，同时也为乳液聚合反应的改进和优化提供技术支持。
研究结果可以推动离子液体的应用研究，促进乳液聚合反应技术的发展，对于推动相关聚合领域的发展具有重要的参考价值。
离子液体在液相催化中的应用离子液体是一种具有特殊结构和性质的离子化合物，在室温下呈液态。
由于其独特的物化性质，在化学、材料、环境等领域有着广泛的应用。
其中，在液相催化领域，离子液体作为溶剂或催化剂具有独特的优势，被广泛应用于有机合成、生物质转化、CO2固定等方面。
接下来，将通过几个具体的应用案例来介绍离子液体在液相催化中的应用。
有机合成是利用化学反应制备合成有机化合物的过程，是化学工业中一个重要的分支。
传统的有机合成往往需要使用有机溶剂或催化剂，而这些传统的溶剂或催化剂通常会产生环境污染或对人体健康造成危害。
而离子液体由于其绿色、可重复利用、可设计性强等特点，在有机合成中得到了广泛应用。
例如，研究人员利用含氟磺酸根离子的离子液体作为溶剂，开展了一系列新颖的有机合成反应，取得了较为理想的产率和选择性。
除了作为溶剂之外，离子液体还可以作为催化剂直接参与反应。
比如，某研究小组利用含有金属离子的离子液体作为催化剂，成功催化了一系列重要有机化合物的合成，提高了反应的速率和产率。
生物质转化是将天然有机废弃物或生物质资源转化为有用化合物的过程。
在这个过程中，催化剂的选择和设计对反应的效率至关重要。
传统的催化剂往往存在活性低、选择性差、易失活等问题，而离子液体作为一种绿色、稳定的催化体系，展现出了巨大的潜力。
近年来，离子液体在生物质转化领域的应用备受关注。
例如，研究人员利用含有氮、硫等功能基团的离子液体作为反应介质，催化生物质资源制备出了燃料、化工品等高附加值化合物。
这为生物质资源的高效利用和可持续发展提供了新的途径。
CO2是温室气体的主要成分，其排放对全球温室效应造成不良影响。
因此，CO2的固定和转化是当前研究的热点。
离子液体作为一种吸附CO2能力强、反应活性高的绿色材料，在CO2固定和转化中发挥着重要作用。
有研究表明，利用含有碱性功能基团的离子液体可以高效吸附CO2，并进一步通过催化剂的作用将CO2转化为有机碳酸酯等有用化合物。
离子液体的合成及其应用研究离子液体是一类十分特殊的液体，其分子主要由离子组成，由于其独特的物化性质，使它在化学、材料、生物、电子、环境等领域得到了广泛应用，成为当今的热点之一。
下面就离子液体的合成及其应用研究作一简单介绍。
一、离子液体的合成离子液体的合成主要包括绿色化学合成和离子液体前体合成两种方式。
1.绿色化学合成绿色化学合成是指在无机溶剂、有机溶剂或水溶液中，利用环保、可再生的原料或催化剂来合成离子液体。
以环保原料甲酸为例，其经过氧化过程后，生成甲酸盐离子液体，具有很高的稳定性和热稳定性。
2.离子液体前体合成离子液体前体合成是指通过原有材料的前体来制备离子液体，其较新的合成方法有离子液体前体水解法、离子液体前体热解法、离子液体前体负载催化剂法等。
其中离子液体前体水解法是最常见的一种方法，例如将4-甲基吡啶三甲基硼酸盐与硫酸一起水解，可以得到四甲基三硫代磷酸盐离子液体。
二、离子液体的应用研究离子液体的应用研究非常广泛，主要大致分为以下几个领域：1. 化工领域离子液体在化工领域的应用主要包括溶剂、反应催化、分离等方面，在氧化反应、芳香族化合物合成、羧酸酯化、有机合成等方面具有广泛的应用。
2. 新能源领域离子液体作为稳定的电解液而广泛应用于新型能源电池领域内，例如离子液体太阳能电池、燃料电池、锂离子电池、超级电容器等。
3. 生物领域离子液体在生物领域的应用也很广泛，例如提取DNA、RNA等。
同时离子液体的生物毒性较低，且对大多数的酶保持稳定，因而其具有很好的应用前景。
4. 地球科学领域离子液体在地球科学领域大多是作为分离剂，用于抽取有机物质、土壤、矿物对象等的分离和提取分析工作。
5. 医疗领域离子液体还广泛应用于医学领域，例如它可以作为药物载体、麻醉药剂、组织用凝胶等。
同时，离子液体在低温灭菌方面也有很好的应用前景。
需要注意的是，尽管离子液体具有广泛的应用前景，但由于其成本较高、存在毒性等限制性条件，导致它并未得到普遍应用。
离子液体的合成和应用研究随着现代科学技术的不断发展，离子液体作为新型材料的发展研究备受瞩目。
离子液体不仅具有溶解力强、易于回收和循环利用等特点，而且在石化、电化学、催化化学、生物化学、生物医药等领域有着广泛的应用前景。
本文将着重介绍离子液体的合成方法及其在各领域中的应用。
一、离子液体的合成方法离子液体的合成方法比较多样化，随着技术的发展，不断出现新的合成方法。
罗马诺夫斯基等人最早于1914年发现了二甲基氨基乙醇铝氯化物（DMAE·AlCl3）和DMAP·HCl反应生成的离子液体（[DMAE][Cl]），1917年又发现了DMAE·AlCl3和国竞优质的硝酸丙酯（NPA）反应也能得到离子液体。
目前离子液体的合成方法主要包括离子交换法、物理化学性质调控法、微波合成法等。
1.离子交换法离子交换法是一种使用阳、阴离子交换薄膜、树脂或离子交换纤维作为催化剂的方法。
其优点是能够快速制备大量离子液体，且生产成本低，但交换过程需要时间，且分离过程较为复杂。
2.物理化学性质调控法物理化学性质调控法是一种通过改变有机阴、阳离子基团的结构及共轭性能，改变离子液体的性质，以达到气体吸附、协同催化等目的的方法。
其优点是高效、有效且容易实现，但需要耗费大量的时间和精力去调整阴荷。
3.微波合成法微波合成法是一种快速制备高质量离子液体的方法。
该合成方法具有微波的快速速度和非常适宜反应的温度，可在短时间内获得高效合成的离子液体，但需要提前进行物质的预处理、加热调节及反应保护等。
二、离子液体在各领域的应用1.石化领域离子液体有溶解力强、氧气阴离子体系、化学稳定性好、热稳定性好等特性，兼具了溶液、催化剂和反应介质等三个方面的优点。
因此离子液体应用于石油化工领域中化工催化和材料合成等方面，具有很大的前景和潜力。
2.电化学领域离子液体在电化学领域中的应用较为广泛，例如：锌离子电池、锂离子电池、相转移催化等方面。
阴离子功能化离子液体的合成及性质研究离子液体是近年来发展起来的一种新型液体，它具有很强的物理化学性质和广泛的应用价值。
其中，阴离子功能化离子液体则是一种新型离子液体，其在分离、催化、识别等领域有着广泛的应用。
如何合成合适的阴离子功能化离子液体，并探究其性质，一直是离子液体领域研究的重要方向。
一、阴离子功能化离子液体的合成方法阴离子功能化离子液体的合成需要考虑到阴离子的性质和反应特点，常见的方法包括烷基化、酰胺基化、磺酸化、磷酸化等。
其中，烷基化法是比较常用的方法，可以通过共价键或离子键反应实现。
以烷基化为例，若以草酸柠檬酸作为原料，通过催化剂反应可以得到阴离子功能化离子液体，其中的羧基可以起到催化剂的作用，同时阴离子功能化后具有较好的生物相容性。
值得注意的是，反应条件对于阴离子功能化离子液体的性质有较大影响，例如反应温度、反应时间、催化剂种类等。
二、阴离子功能化离子液体的性质研究阴离子功能化离子液体作为新型离子液体，其性质研究具有重要意义。
通过对其物理化学性质、生物活性等方面的研究，可以有效地推动离子液体领域的发展和应用。
1.物理化学性质阴离子功能化离子液体常常具有良好的热稳定性、化学稳定性等优良性质。
利用这些性质，科研人员可以将其应用于气体吸附、分离、催化等领域。
例如，利用阴离子功能化离子液体的表面性质，可以将其包覆在纳米材料表面，从而提高其分散性和稳定性。
2.生物活性阴离子功能化离子液体具有的生物相容性较强，可以作为新型的药物递送系统。
在药物递送领域，研究者可以将药物包覆在阴离子功能化离子液体中，实现药物的定向输送和释放，从而提高药物的疗效和生物利用度。
3.环境友好性由于阴离子功能化离子液体具有较强的稳定性和可再生性，因此被认为是一类环境友好的物质。
在化学反应和废水处理等领域，阴离子功能化离子液体可以起到较好的协同作用，使得反应效率更高，同时降低了废水中化学污染物的含量。
三、结论阴离子功能化离子液体是近年来发展壮大的一种新型离子液体，其在分离、催化、识别等领域有着广泛的应用潜力。
功能化离子液体的研究应用进展作者：张朋来源：《科技视界》2013年第08期0 引言近些年来，随着人们环保意识的增强以及绿色化学的普及，减小化工生产中有害物质的排放，降低污染物对人体的危害，发展高效及环境友好的催化体系得到越来越多人的关注。
过去的十几年，离子液体的发展，为解决以上问题提供了绿色的、可持续的方法。
离子液体，具有独特的物理及化学性质，被认为是一类未来有可能取代传统有机溶剂的新型绿色溶剂。
离子液体因具有良好的热稳定性和化学稳定性；对无机和有机材料表现出良好的溶解能力；易于与其它物质分离；可以循环利用；稳定、不易燃、可传热、可流动；可设计性及制备简单等优点而被广泛应用。
有关离子液体的报道起始于1914年，Walden[1]无意间将乙胺与浓硝酸混合，形成了[EtNH3][NO3]，在室温下为液体，其熔点为12℃，由于硝基乙胺容易爆炸，当时并未引起人们的重视，1969年，Gorden[2]报道了早期关于离子液体的研究。
Wilkes等[3，4]报道了离子液体作为反应溶剂及萃取介质的应用，人们开始广泛地将离子液体称为“绿色溶剂”。
1986年，Boon[5]报道了二烷基咪唑氯铝酸盐离子液体催化Friedel-Crafts酰基化反应，其成功的将离子液体应用于催化反应，然而，由于氯铝酸盐在一般条件下对水敏感，遇水易变质，从而制约了其发展。
1999年，Davis[6]提出了将离子液体与溶质相互作用的想法，其研究显示噻唑类离子液体在安息香缩合反应中，既作反应的溶剂，又起到催化反应双重功能，他提出了功能化离子液体的概念。
功能化离子液体（Task Specific Ionic Liquids）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[7]。
目前，利用离子液体的可设计性，通过在离子液体中引入各种特殊的官能团，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，得到了人们越来越多的关注。
离子液体的前沿、进展及应用一、本文概述离子液体，作为一种新兴的绿色溶剂和功能性材料，近年来在化学、物理、材料科学和工程等领域引起了广泛的关注。
其独特的物理化学性质，如低蒸汽压、高离子导电性、良好的热稳定性以及可调的设计性等，使得离子液体在众多领域具有广泛的应用前景。
本文旨在探讨离子液体的前沿研究动态、最新进展以及实际应用情况。
我们将首先介绍离子液体的基本性质、分类和合成方法，然后重点综述离子液体在电化学、催化、分离提纯、材料制备和绿色化学等领域的最新应用和研究进展。
我们将对离子液体的未来发展进行展望，以期推动离子液体领域的研究和应用取得更大的突破。
二、离子液体的前沿研究离子液体作为一种独特的溶剂和介质，近年来在科研和工业领域的应用逐渐扩大，其前沿研究也日趋活跃。
目前，离子液体的前沿研究主要集中在以下几个方面：新型离子液体的设计与合成：科研人员不断探索新的离子液体设计和合成方法，以寻找性能更优越、稳定性更高的离子液体。
新型离子液体的研究不仅关注其离子结构、溶解性能等基础性质，还注重其在实际应用中的性能表现。
离子液体在能源领域的应用：离子液体在能源领域的应用前景广阔，特别是在太阳能、风能、地热能等可再生能源的转换和存储方面。
离子液体可以作为高效的电解质，用于电池、燃料电池等能源转换装置中，提高能源利用效率。
离子液体在催化反应中的应用：离子液体作为一种新型的反应介质，具有优异的溶解能力和稳定性，被广泛应用于催化反应中。
科研人员不断探索离子液体在催化反应中的作用机制，以提高催化反应的效率和选择性。
离子液体在材料科学中的应用：离子液体在材料科学领域的应用也逐渐受到关注。
离子液体可以作为合成纳米材料、高分子材料等的新型溶剂和反应介质，通过调控离子液体的性质和反应条件，可以制备出具有特殊性能和功能的新型材料。
离子液体的前沿研究涵盖了多个领域和方向，这些研究不仅推动了离子液体理论的发展，也为离子液体的实际应用提供了有力支持。
离子液体的制备及其应用离子液体，是一种具有特殊物化性质的有机化合物，存在于液态形态。
相对于传统有机溶剂，离子液体具有很多优势，如高相对分子质量、宽电化学窗口、低挥发性、优异的热物性质、较好的环境兼容性等。
因此，离子液体在诸多领域中得到了广泛的应用，例如化学反应、分离技术、电化学储能、化学传感等。
本文将阐述离子液体的制备方法及其在多个领域中的应用。
一、离子液体的制备方法离子液体的制备方法通常可以分为两步，第一步是核心离子的合成，第二步则是与相应离子合成成分配成离子液体。
离子液体的核心离子通常是氯化铝（AlCl3）、氟硼酸（HBF4）、六氟磷酸（PF6-）等。
下面将分别介绍一些常用的制备方法。
1. 离子交换法这种方法是将两种化合物的阳离子与阴离子反应，使得其成为一个离子液体。
例如，当氯化铝和1-丁基-3-甲基咪唑反应时，会得到一种常用的离子液体[Bmim] [AlCl4]。
2. 增量制备法这种方法是一步步构建分子以制备离子液体。
通常通过选择合适的阳离子和阴离子，配合合适的反应条件逐渐合成分子，最后组成离子液体。
例如，通过2-甲基咪唑反应3-甲基丁酸，得到一种常用的离子液体[Ammb][BF4]。
3. 中间体离子液体法这种方法先将离子液体的中间体合成，然后通过其他化合物与其反应得到所需离子液体。
例如，从1-溴丁烷中通过两步反应合成[Ammb] [BF4]，这里的中间体是[Ammb][Br]。
以上是离子液体的一些常见制备方法，这些方法的选择通常根据应用环境、成本、操作难度和产量等因素综合考虑。
二、离子液体的应用离子液体在化学反应、分离技术、电化学储能、化学传感等领域都有着广泛的应用。
1. 化学反应基质由于离子液体具有优异的溶解性、不挥发、较高的稳定性和低的水解性，它可以作为基质参与各种有机反应，如酯化、烷基化、烷基化、烷基化和羟基化等反应。
2. 色谱分离离子液体也可用作高效液相色谱（HPLC）的移动相。
离子液体功能材料的制备与应用研究近年来，离子液体作为一种新型的功能材料，在材料科学领域引起了广泛的关注。
离子液体具有独特的结构和性质，具备较低的熔点、广泛的液体温度范围、宽广的溶解性、良好的化学稳定性等优异特性。
这些特性赋予了离子液体广泛的应用前景，尤其在催化剂、润滑剂、电化学能源储存和传输等领域有着巨大的潜力。
离子液体的制备方法多种多样，常用的方法包括离子交换、化学合成和物理混合等。
其中，离子交换法是一种常见且有效的制备方法，通过阳离子交换树脂与阴离子加合物反应，可以制备出各种各样的离子液体。
此外，化学合成法也是制备离子液体的一种重要方法。
通过选择合适的离子以及不同的合成路线和反应条件，可以获得具有不同结构和性质的离子液体。
比如，通过改变离子的碳链长度、官能团以及亲核性等，可以调控离子液体的溶解性、熔点和离子导电性能。
离子液体在各个领域有着广泛的应用。
首先，离子液体在催化剂领域表现出优异的性能。
离子液体可以作为溶剂、反应介质和催化剂载体来催化各种有机反应。
离子液体催化剂具有高效催化活性、可重复使用、温和的反应条件等优点，已成功应用于各类有机合成反应。
其次，离子液体在润滑剂领域也具有独特的应用潜力。
与传统的润滑剂相比，离子液体润滑剂具有较低的挥发性、较好的热稳定性和抗氧化性能，可以在高温高压条件下有效减少摩擦损失和磨损。
此外，离子液体还广泛应用于电化学能源储存和传输领域。
离子液体具有较高的离解度和离子传输性能，可用作电解液、电极材料以及电池隔膜等。
离子液体电解液能够提高电池的循环寿命、安全性以及耐高温性能，因此在锂离子电池、超级电容器和燃料电池等领域得到了广泛的应用。
近年来，离子液体功能材料的研究取得了不少进展。
一方面，研究者们通过改变离子结构和合成方法，进一步提高离子液体材料的性能。
例如，设计合成了具有更低熔点、更高离子导电率或更好溶解性的离子液体。
另一方面，研究人员也探索了离子液体的新应用。
![一种功能化离子液体及其制备方法和应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/9325e4fe14791711cd79171a.png)
专利名称：一种功能化离子液体及其制备方法和应用专利类型：发明专利
发明人：李伟,刘凡,李素静,沈遥,沈丽,张宇驰
申请号：CN202010750621.7
申请日：20200730
公开号：CN111871152A
公开日：
20201103
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种新型功能化离子液体及其制备方法和应用，其分子组成是其分子组成是四乙烯五胺‑5‑氨基咪唑‑4‑甲酰胺盐，分子式为[TEPAH][AICA]，结构式如式I所示。
制备方法，制备简单，易于操作和实施。
本发明的新型功能化离子液体作为CO吸收剂，在水和醇等溶剂中均具有良好的溶解性，形成的离子液体溶液可用于捕集或分离气体中的CO。
该吸收剂不仅具有高效的CO吸收能力，同时具有良好的稳定性和重复利用性，且容易再生，再生能耗低。
能有效克服传统有机胺及常规离子液体吸收CO的缺陷，为离子液体未来的工业化应用提供新思路。
申请人：浙江大学
地址：310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
国籍：CN
代理机构：杭州求是专利事务所有限公司
代理人：陈升华
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功能化离子液体的设计、合成及应用的开题报告一、研究背景离子液体是一种非常重要的绿色溶剂，在有机合成、催化剂、电池、分离技术等领域有广泛的应用。
近年来，功能化离子液体（FIL）作为一种新型的离子液体呈现出了广泛的研究热点，因为其能够兼容多种功能基团，如酸、碱、离子、离子交互作用等，从而具有更广泛的应用前景。
因此，设计、合成并应用FIL，是当前离子液体研究的一个重要趋势。
二、研究内容该研究将从以下方面开展：1. 设计FIL：探索不同的功能基团和结构，评估其对化学反应、分离技术和催化剂活性的影响。
2. 合成FIL：采用绿色化学合成方法，结合新型催化剂合成策略，设计合成具有特定功能的离子液体。
3. 应用FIL：研究FIL在化学反应、分离技术和催化剂中的应用效果，探索其在实际应用中的机理和性质。
三、研究意义1. 促进离子液体的研究进展，提高其作为一种新型溶剂的应用效果。
2. 开发具有特定功能的离子液体，拓宽离子液体的应用领域。
3. 探究离子液体中功能基团的相互作用及其对反应、分离和催化剂活性的影响，为离子液体的进一步优化提供重要参考。
四、研究方法1. 设计FIL：通过文献调研和实验设计，确定合适的基团和结构。
2. 合成FIL：采用绿色的化学合成方法，如微波合成、超声波合成、离子液体-液体相变催化等方法。
3. 应用FIL：采用各种化学反应、分离技术和催化反应进行实验，评估FIL的应用效果。
4. 对实验数据进行分析，评估FIL的应用效果，并探究机理。
五、预期成果1. 设计合成一批具有不同功能的离子液体。
2. 探究离子液体中功能基团的相互作用及其对反应、分离和催化剂活性的影响。
3. 论文发表和专利申请。
六、研究进度安排1. 阅读相关文献，确定研究方向和设计思路。
2. 学习离子液体的合成方法，文献调研相关方法。
3. 实验室合成并表征具有不同功能的离子液体。
4. 探究离子液体在多种应用中的效果。
5. 整理数据并撰写论文。
功能化室温离子液体的制备及其在分离领域中的应用当今社会愈来愈强调可持续发展,绿色化学的观念深入人心,不断引导化学学科发生深刻变革。
分离科学,无论对于分析化学还是化学工业都占有非常重要的地位。
然而,分离领域每年都要消耗大量挥发性有机溶剂对环境造成危害。
基于绿色化学的指导思想,为改变这一现状,离子液体作为一种新型的绿色的分离介质被引入分离科学当中。
一方面,离子液体是一类完全由离子构成的且熔点低于100℃的盐。
由于它具有不挥发,热稳定的特点,被誉为“绿色的溶剂”以代替传统的分子型有机溶剂。
另一方面,离子液体具有可设计性,可以通过改变其化学结构获得一些具有特殊性质的功能化离子液体,以满足特定用途的需求。
基于上述这两大特点,我们展开了制备功能化离子液体并应用于分离领域的一系列工作:1高纯度功能化离子液体的制备氨基酸离子液体作为一个很有前景的功能化离子液体平台,受到了广泛的关注。
它一般是通过离子交换法合成的,但是该方法合成的离子液体质量并不理想。
在第2章中,我们开发了一种基于隔膜电解的离子液体合成方法。
合成了几种具有不同烷基甲基咪唑阳离子和氨基酸阴离子的氨基酸离子液体(AAILs)。
通过测定产物电导值和利用法拉第电解定律计算,确定了反应终点。
与离子交换法相比,用此方法合成的AAILs的产率和纯度更高。
因此,隔膜电解在制备高纯度氨基酸离子液体中具有更大的优势。
在分离领域使用的溶剂往往有较高的纯度要求,因此我们非常关心离子液体的纯度。
离子液体常含有水,卤化物和有色物质等杂质,但是关于离子液体纯度分析的报道非常有限。
论文第3章建立了一个用于定量分析AAILs的HPLC-ESI/MS方法。
通过优化色谱的流动相条件,解决了咪唑阳离子和氨基酸阴离子在普通反相色谱柱上的低保留问题;优化了ESI/MS的各种参数,选用合适的扫描模式,增强了氨基酸离子液体中阴、阳离子的质谱响应,将该方法的灵敏度提高至1ng/mL;经过全面的方法验证后,将其应用于AAILs的质量控制。
功能化离子液体的合成及其在高效液相色谱中的应用研究一、绪论（一）离子液体概述概念：离子液体(ILs, ionic liquids)，又称室温离子液体(RTILs, room temperature ionic liquids)，是在室温及相邻温度(<100ºC)下完全由离子组成的有机液体物质。
组成:大多数离子液体的阳离子部分为有机阳离子,比如咪唑、N-烷基吡啶。
阴离子部分是有机或无机物，包括比如卤素、硝酸盐、六氟化磷(PF6)、四氟化硼(BF4)等。
优点:离子液体作为优良的溶剂，对无机物、有机物、有机金属、高分子材料均有较高的溶解度；在室温下呈液态，稳定，不易燃，可传热，可流动却无显著的蒸气压，不挥发，不会造成污染，因此被誉为绿色溶剂。
许多离子液体有很宽的液态温度范围，从-70ºC 到 300～400℃在这些温度下可以作为液体使用。
应用:室温离子液体的物理化学性质同时受到它们阳离子和阴离子部分的影响。
结合不同的阳离子和阴离子会得到很多具有不同性质的离子液体。
因此，室温离子液体常被称作“可定制或者是可调控材料”。
1.功能化离子液体概念:将离子液体视为一种可设计和修饰的功能型分子，使其满足科研或生产的实际需要，从这一新型溶剂中获得更大的应用价值，这就是所谓的功能化离子液体(TSILs, task-specific ionic liquids)。
构成:功能化离子液体主要由带有官能团的核心离子和相应的其它离子构成。
在功能化离子液体中，离子液体和官能团的性质都发生了显著的改变。
优点:功能化离子液体具有普通离子液体的通性,同时在黏度、熔点等方面又有自己显著的优越性。
如在有机反应中不仅仅是作为溶剂，更是作为一种试剂、载体或催化剂，影响着反应过程。
研究现状:存在巨大潜在应用价值,但对于功能化离子液体的合成与应用研究还仅仅处在探索阶段，随着研究的深人，它们的应用已经不仅仅局限于有机合成中，早已渗透到化学工业的各个领域，例如：纳米器件的合成、多孔渗水材料、生物大分子的合成等等。
设计出具有独特物理化学性质的功能化离子液体来适应各种特殊需要将是离子液体未来发展的重要方向。
2.氨基酸离子液体概念:氨基酸离子液体(AAILs, amino acid ionic liquids)是指用氨基酸作为阴离子的一类离子液体。
特点：离子液体的许多性质都和氨基酸离子的侧链结构密切相关，其功能调变性可以通过改变氨基酸基团、碳酰基团等功能性基团实现，从而控制氨基酸离子液体的手性、疏水性、离子导电性、熔点等。
优点及应用：天然氨基酸方便易取，使得合成多种性能的氨基酸离子液体也相对容易，并且降低了生产成本。
制备手性离子液体，其手性中心比较稳定，能有效防止制备过程中的外消旋化。
采用氨基酸作为离子液体的原料，更好地实现了环境友好性、生物降解性、生物活性以及较低的毒性，使离子液体的绿色度及绿色过程集成问题得到进一步的发展，具有光明的应用前景。
我国科学家已经利用AAILs 作为金属离子净化和有机催化的基质。
3.离子液体在HPLC 中的应用（1）离子液体作为反相色谱有机修饰剂（2）离子液体作为流动相添加剂将离子液体作为离子对试剂添加到流动相中，在分析生物碱和有机胺类分析物时能够减小拖尾、使峰展宽变小、改善分离。
（3）离子液体作为液相色谱固定相一般采用化学键合的方法使离子液体键合到硅胶上，发展这类新型固定相最大的优势在于只使用纯水作流动相就能实现分离，从而避免使用对环境产生污染的有机溶剂，体现出绿色离子液体在液相色谱上的真正含义。
（4）离子液体在样品前处理中的应用优点及应用：离子液体能克服有机溶剂易燃、毒性等大部分缺点，另外，基于离子液体均一的物化性质、对各种不同目标分析物良好的提取能力，及对大多数化合物具有很好的溶解性等优点。
离子液体作为新型的绿色萃取溶剂，在HPLC 样品前处理中已经展示出优越的萃取性能，对其在这方面的研究仍有广阔的发展空间。
4.离子液体在样品前处理中的应用（二）对映异构体的手性分离对应异构体:互为物体与镜像关系的立体异构体，称为对映异构体(enantiomers)，简称为对映体。
特点:都有旋光性，一个左旋，一个右旋，又称为旋光异构体。
外消旋化合物:等摩尔的左旋和右旋异构体相互混合时，旋光性消失，称为外消旋化合物(racemic compound)。
手性分离:将外消旋化合物分离为其对映体的过程称为手性分离(resolution)，又叫手性拆分1.手性分离的意义手性药物的对映体对人体具有不同药理作用和毒副作用，而市场上这类药物大多数却都是以外消旋体的形式存在的。
美国食品和药物管理局(FDA)在1992年做出了新规定，要求申报手性药物时必须对不同对映体的生理作用清楚阐述。
因此手性药物的拆分成为一个研究的热点，也具有非常重要的现实意义。
2.对映异构体的HPLC 手性拆分HPLC 拆分对映异构体可分为间接法和直接法两种方法。
直接法是应用范围较广的一种方法，其优点是在分离前不需要进行衍生化反应而直接进行手性拆分，分为手性固定相和手性流动相两种方法。
HPLC 手性固定相法拆分性对映体是现今最常用的方法。
其原理是把手性化合物键合或涂敷到固定相载体表面，对映体样品由于与键合或涂敷的手性分子形成非对映异构体的结合能力有差别而达到拆分目的。
HPLC 手性流动相法的原理是手性对映体与加入到流动相中的手性添加剂间形成非对映异构体复合物，再用常规的非手性柱分离。
(三) 中药质量控制中药是在传统中医理论指导下的药用物质，是具有我国特色、切实有效的创新药物物质来源。
建立科学、合理、可行的中药质量控制体系对中药事业的发展具有重要意义，中药质量控制研究也已经成为中药标准化、现代化、国际化的关键。
1.中药质量控制现状中药质量控制主要存在以下几个问题：中药品种来源复杂、质量各异；中药质量标准不完善；中药的化学成分难以完整确定及检测手段不能适应当前中药标准化需要等2.色谱法在中药质量控制中的应用主要包括以下几种技术：①薄层色谱法：操作简单。
具有分离、鉴定双重功能，是中药分析的常用手段。
②气相色谱法：多用于中药材挥发性成分的测定，也可经衍生化反应后用于分析中药的其他成分(如生物碱、脂肪类、内酯类、酚类、糖类、动物类药材等)。
③高效液相色谱法：具有分离效能高、分析速度快等特点，是中药分析最常用的分析手段。
用于中药分析主要是联用技术的发展和中药指纹图谱的建立。
④超临界流体色谱法(SFC, supercritical flow chromatography)：用超临界流体(常用CO2)作为流动相的新型色谱，兼有气相、液相的优点，可在较低温度下分离热不稳定性和不挥发性化合物，扩大了样品分析范围。
3.中药样品前处理新方法中药有效成分的提取，是指从原料药材中分离有效成分的单元操作, 在色谱分离系统中，经过预处理后的样品分析可以大大减少对色谱柱或其他分离介质的损害，提高仪器的分辨率和检测灵敏度。
中药样品前处理中的新方法有：超临界流体提取、超声提取、微波提取、半仿生提取及酶解提取等等。
优点：对提高提取效率、缩短提取时间、增强提取选择性、降低环境污染等方面起到积极的推动作用。
新的提取技术在中药有效成分提取分离领域的广泛运用必将极大地推动中药现代化进程。
（1）超临界流体萃取(SFE, supercritical fluid extraction)超临界流体概念：超临界流体是指温度与压力均处于临界点以上的液体。
特点：其密度与液体相近，粘度与扩散系数与气体相似，因此具有很高的溶解能力和良好的流动、传质性能。
CO2是超临界流体提取法中最常用的超临界流体。
超临界流体提取概念：超临界流体提取(SFE)是利用超临界状态下的流体所具有的高密度、低粘度等特征提取中药有效成分，然后通过降压的方法将溶剂与溶质相分开，具有萃取和蒸馏双重作用。
优点：超临界流体提取法具有操作周期短、提取效率高、无溶剂残留以及有效成分和热不稳定的成分不易被分解等优点，可用于一些挥发油及其他有效成分的提取。
应用：超临界CO2萃取法适用于中药挥发油的化学成分分析。
SFE 法是叔胺类生物碱较为理想的提取方法。
用SCF-CO2技术萃取甘草中甘草次酸，提取率高，且溶剂用量小，周期短（2）超声辅助提取(UAE, ultrasound-assisted extraction)超声波的概念：超声波是频率高于2000 Hz，人耳听不到的高频声波。
超声辅助提取技术(UAE)是利用超声波产生的强烈的空化效应、机械振动、高的加速度、乳化、扩散、击碎和搅拌作用，增大物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿透力，从而加速药物有效成分进入溶剂，促进提取的进行。
优点与应用：与常规的热回流相比，超声法具有省时、节能、提取率高等优点。
目前，该技术已在实验室广泛应用于各种中草药有效成分的提取。
用超声波辅助提取魔芋精粉中的葡甘露聚糖，比常规水提法省时、可靠，并且能够提高魔芋精粉中葡甘露聚糖的提取效率。
超声法提取独尾草中的多糖并进行含量测定，结果显示，提取时间短，无需加热，提取效率高。
（3）微波辅助提取(MAE, microwave-assisted extraction)微波：微波是频率介于300 MHz～300 GHz 之间的电磁波,具有很强的穿透性和很高的加热效率。
微波加热：微波加热是利用微波场中介质的偶极子转向极化与界面极化的时间与微波频率吻合的特点,促使介质转动能级跃迁,加剧热运动,将电能转化为热能。
所以利用微波加热时,微波可以穿透物质而直接使外部与内部同时加热。
微波辅助提取是指在中药有效成分的提取过程中(或提取的前处理)进入微波场,利用微波场的特性和优点来强化有效成分浸出的新型提取方法。
优点：提高了提取效率,缩短了提取时间,还能大大节约能源。
微波的快速高温处理可以将细胞内某些降解有效成分酶灭活,从而使这些有效成分在药材保存或提取时间内不会遭到破坏。
应用：用微波提取法提取青蒿素,比传统提取法的反应时间短,提取率也有明显的提高。
用此法提取大黄游离蒽醌浸出量，比传统法的提取效率高,且操作简单。
用此法从棉籽中提取棉酚、从豆类中提取蚕豆嘧啶葡萄糖苷、金雀花碱等天然化合物,提取效率大大高于索氏提取法和超声法,而且消耗溶剂少、时间短。
(4)半仿生提取(SBE, semi-bionic extraction)思想：从生物药剂学的角度，将整体药物研究法与分解、分子药物研究法相结合，模拟口服给药后药物经胃肠道运转的环境，为经消化道给药的中药制剂设计提供新的提取工艺思路。
主要特点：(1)提取过程符合中医配伍和临床用药的特点及口服药物在肠胃道转运吸收的特点。
(2)在具体工艺选择上，既考虑活性混合成分又以单体成分作指标，这样不仅能充分发挥混合物的综合作用，又能利用单体成分控制中药制剂的质量。
