离子液体 纳米材料

室温离子液体中TiO2-ZrO2纳米颗粒的合成及其在光催化中的应用摘要:室温离子液体作为一种新型的绿色环保溶剂,在无机纳米材料合成中的应用引起广泛关注。

本文以室温离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸([C8mim]PF6)(含0.08%必须水)为反应介质,以丁基钛和丁基锆为原料,甲醇沉淀法制备TiO2-ZrO2纳米颗粒,并探索了反应物浓度、温度、搅拌速度等对材料粒径大小、均匀度的影响,并用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和物理吸附仪等对产物进行了表征,测定了纳米颗粒在光催化降解对氯苯酚反应中的活性要高于商品化催化剂Degussa P25,且重复使用两次催化效率可保持原来的60%。

关键词:TiO2-ZrO2纳米颗粒离子液体合成光催化对氯苯酚作为绿色清洁的良溶剂,离子液体在众多研究领域的得到了广泛的应用。

其溶解性好,热稳定性高,低毒性,低挥发性,与其他传统溶剂相比具有突出的优点,这使得很多离子液体取代传统的溶剂被应用到有机化学反应[1],生物转化反应[2]、电化学反应[3]、高分子反应[4]以及分子自组装[5]中。

室温离子液体一般是由特定的体积相对较大的结构不对称的有机阳离子和体积相对较小的无机阴离子构成的,在室温或接近室温,呈液态的离子型有机化合物(如图1)。

常见的阳离子类型有咪唑型、吡啶型、烷基铵型、烷基磷型等一些含氮或磷的有机阳离子;阴离子有溴离子、氯离子、氟离子等卤素离子、六氟磷酸根离子、四氟硼酸根离子以及其他无机阴离子[6],具有较强的可设计性。

TiO2纳米颗粒具有活性高、化学稳定性好、成本低、毒性低等特殊的性质,作为光催化剂被广泛的应用在太阳能转化和环境工程等方面。

但纯的TiO2纳米材料热稳定性较低、量子效率较低等弱点大大限制了TiO2的应用。

这一弱点,可以通过加入其他氧化物,制备复合物的方式加以改善[7]。

目前,众多的二元金属氧化复合物中,TiO2-ZrO2氧化物是性能改善较好的一个,二氧化锆的引入可以在保持TiO2原有的晶体结构的同时,赋予复合材料其他的特性[8]。

离子液体的分类、合成与应用离子液体是一种新型的绿色溶剂，具有独特的物理和化学性质，在许多领域中有着广泛的应用。

本文旨在介绍离子液体的分类、合成与应用，以期为相关领域的研究提供一定的参考。

离子液体是指全部由离子组成的液体，具有良好的导电性、稳定性和可设计性。

离子液体在科学领域中有着广泛的应用，如催化剂、电化学、材料科学等。

本文将重点介绍离子液体的分类、合成与应用。

离子液体可以根据不同的阳离子和阴离子进行分类。

根据阳离子的类型，离子液体主要分为以下几类：烷基咪唑离子液体：这类离子液体具有较高的熔点和良好的热稳定性，是应用最广泛的离子液体之一。

吡啶鎓离子液体：这类离子液体具有良好的化学稳定性和较高的粘度，适用于高温下的催化反应。

季铵盐离子液体：这类离子液体具有较低的熔点和较高的电导率，适用于电化学领域。

季膦盐离子液体：这类离子液体具有较高的稳定性和低毒性，适用于食品和医药等领域。

根据阴离子的类型，离子液体也可以分为以下几类：氯离子型离子液体：以氯离子为阴离子的离子液体，具有较低的熔点和较高的电导率。

溴离子型离子液体：以溴离子为阴离子的离子液体，具有较高的稳定性和良好的溶解性。

氟离子型离子液体：以氟离子为阴离子的离子液体，具有极高的稳定性和低表面张力。

磷酸根型离子液体：以磷酸根为阴离子的离子液体，具有较高的粘度和良好的热稳定性。

选择合适的阳离子和阴离子：根据需要选择合适的阳离子和阴离子，以满足对离子液体的性质和应用要求。

合成阳离子：将选择的阳离子进行化学合成，得到目标阳离子。

合成阴离子：将选择的阴离子进行化学合成，得到目标阴离子。

合成离子液体：将合成的阳离子和阴离子在一定的条件下混合，得到目标离子液体。

影响离子液体合成的因素有很多，如反应温度、反应时间、溶剂种类和浓度等。

在实际合成过程中，需要对这些因素进行优化和控制，以保证合成的离子液体具有优良的性质和稳定性。

离子液体在许多领域中有着广泛的应用，其主要应用领域包括：催化反应：离子液体可以作为催化剂的载体，提高催化剂的活性和选择性。

离子液体[bmim]BF 4的制备周璐，蒋荣立作者简介：周璐，（1987-），女，硕士研究生，主要研究方向：纳米磁性材料通信联系人：蒋荣立，（1968-），女，教授，主要研究方向：从事矿物材料，纳米功能材料的制备与性能方面的研究. E-mail: 396875275@（中国矿业大学化工学院，江苏 徐州 221008） 摘要：离子液体由于具有独特的物理化学性能而成为被广为研究的新型的环境友好型反应介5 质。

本文以N-甲基咪唑，溴代正丁烷，四氟硼酸钠为原料，采用两步法合成咪唑基离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([bmim]BF 4)，重点对第二步合成[bmim]BF 4的最佳合成方法、最佳反应时间、最佳反应溶剂进行了探索,实验结果表明微波法能有效地合成离子液体，且最佳的合成条件是反应时间为30mim，丙酮作为反应溶剂。

试验产物用IR 进行了确认。

关键词：离子液体；微波法；合成10中图分类号：TQ252The Synthesis of Ionic Liquids [bmim]BF 4 ZHOU Lu, JIANG Rongli(School of Chemical Engineering and Technology,China Univercity of Mining & Tecnology,15 JiangSu XuZhou 221008)Abstract: Room temperature ionic liquids have been widely studied as new types of environmentally friendly reaction media, owing to their unique physicochemical properties . In this paper, Ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([bmim][BF 4]) was synthesized through two step method under microwave irradiation using N-methylimidazole, 1- 20 bromobutane, Sodium fluoroborate as starting materials, and the experiments were mainly examined the effects of reaction methods, reaction time and reaction solvents on the synthesis of[bmim]BF 4 in the second step. The results showed that [bmim]BF 4 was synthesized effectively by the microwave synthesis method.The optimum synthetic conditions of the target product[bmim]BF 4 were obtained as follows: reaction time was 30mim ，reaction solvents was acetone . 25The target product was characterized by IR.Keywords: ionic liquids; microwave methods; synthesis0 引言离子液体，又称为室温离子液体(room temperature ionic liquids)，是室温附近下呈液态的30 盐，也称为低温熔融盐，它一般由有机阳离子和无机阴离子所组成，具有非挥发性或“零”蒸汽压，低熔点，热稳定性高，易吸收微波，良好的导电性等特性，是环境友好的绿色溶剂，能够溶解多种无机物和有机物[1][2]。

件下进行，然后多次水洗至中性，再用有机溶剂提取室温离子液体，最后真空除去有机溶剂得到纯净的室温离子液体[97]。

需要注意的是，在用目标阴离子Y-交换X-阴离子的过程中，必须尽可能地使反应进行完全，确保没有X-阴离子残留在目标室温离子液体中，因为室温离子液体的纯度对于其应用和物理化学特性的表征至关重要。

高纯度二元室温离子液体的合成通常是在离子交换器中利用离子交换树脂通过阴离子交换来制备。

另外，直接将Lewis酸（MX y）与卤盐结合，可制备[阳离子]M n X ny+1型离子液体，如氯铝酸型室温离子液体[98]的制备就是利用这个方法。

1.3.3 室温离子液体的应用根据室温离子液体自身的特性，目前其应用研究领域主要为：分离过程、化学反应、电化学三个方面[99-101]。

1.3.3.1 室温离子液体在分离过程中的应用Roger等[102]研究了苯的衍生物如甲苯、苯胺、苯甲酸、氯苯等在室温离子液体[bmim]PF6相与水相中的分配系数，并与其在辛醇/水间的分配进行比较，两者有对应关系。

由于[bmim]PF6不溶于水，不挥发，故蒸馏过程中不损失，可以反复循环使用。

研究表明，用金属离子萃取剂1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚可以将过渡金属离子从水相萃取到室温离子液体相[bmim]PF6中，而用冠醚可将第1、2族金属离子如Cs+、Sr2+从水相萃取到室温离子液体相。

若用室温离子液体萃取了低挥发性有机化合物，则可用超临界流体将其从室温离子液体相中除去，室温离子液体不会污染萃取相和被萃物[103]。

文献[104]报道了在[bmim]PF6中，以萘为不挥发溶质，用CO2为超临界流体的萃取过程。

Fadeev等[105]采用室温离子液体[bmim]PF6、[omim]PF6对从发酵液中萃取正丁醇进行了研究，水与室温离子液体的相互溶解度对萃取的选择性有很大的影响。

23 o C下纯水与[bmim]PF6或[omim]PF6达到平衡时，水相中室温离子液体含量为2.297 %或0.350 %，室温离子液体相中水含量分别为2.116 %或1.520 %，当被萃取的水中有正丁醇时相互溶解度更大。

离子液体研究进展一、本文概述离子液体，也称为离子性液体或离子溶剂，是一种在室温或接近室温下呈液态的盐类。

自20世纪90年代以来，离子液体作为一种新型的绿色溶剂和功能性材料，在化学、物理、材料科学、能源、环境等领域引起了广泛的关注。

离子液体具有独特的物理化学性质，如低蒸汽压、良好的热稳定性、宽的电化学窗口、高的离子导电性和可设计性等，使得它们在许多领域都有潜在的应用价值。

本文旨在全面综述离子液体的研究进展，包括离子液体的合成方法、性质表征、应用领域以及存在的挑战和未来的发展趋势。

通过对近年来相关文献的梳理和分析，我们将重点介绍离子液体在化学反应介质、电化学能源、分离技术、材料制备以及环境保护等方面的应用进展，并探讨离子液体在实际应用中面临的挑战和解决方案。

通过本文的综述，我们期望能够为读者提供一个关于离子液体研究进展的全面视角，并为离子液体的未来发展提供新的思路和方向。

我们也希望本文能够激发更多研究者对离子液体的兴趣，推动离子液体在各个领域的应用和发展。

二、离子液体的合成与性质离子液体，作为一种新型的绿色溶剂和功能性材料，近年来受到了广泛关注。

其独特的物理化学性质，如低蒸汽压、良好的热稳定性、高的离子电导率以及可调的溶解性等，使离子液体在众多领域，如化学合成、电化学、分离技术等中展现出广阔的应用前景。

离子液体的合成方法多种多样，主要包括一步合成法和两步合成法。

一步合成法通常是通过酸碱中和反应或季铵化反应直接生成离子液体，这种方法操作简单，但产物的纯度和选择性相对较低。

两步合成法则首先合成离子液体的阳离子或阴离子前体，然后再通过离子交换或复分解反应生成离子液体。

这种方法可以控制产物的纯度和选择性，但需要多步操作，相对复杂。

离子液体的性质与其组成和结构密切相关。

其阳离子和阴离子的种类、大小和对称性等因素都会影响其物理化学性质。

例如，离子液体的熔点受其离子大小的影响，离子半径越大，熔点越低。

离子液体的溶解性也与其离子结构有关，通过调节阳离子和阴离子的种类，可以实现对特定物质的溶解。

离子液体BMIMPF_6/纳米材料修饰电极的制备与研究由于离子液体与纳米材料具有独特的物理化学性质。

号称化学界绿色溶剂的离子液体电化学窗口宽、能促进电子传递、提高离子导电性和具有良好的生物相容性等优点，而纳米粒子具有比面积高、表面自由能高、吸附能力强的特性。

所以离子液体和纳米材料这些特殊材料是近年来电化学和电分析化学研究领域的热点之一。

本文主要运用离子液体和纳米材料作为修饰物，构建了修饰电极，进行电化学及电分析化学研究。

文章主要研究工作包括：1.以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（BMIMPF6）、壳聚糖（CS）、纳米银（Nano-Ag）为修饰剂，制备了Nano-Ag/CS/BMIMPF6/Au/CME，将血红蛋白（Hb）固载在修饰电极表面，离子液体优良的导电性和Nano-Ag高的表面活性和强的吸附性，为Hb的吸附和在修饰电极表面的直接电子转移构建了一个良好的微环境，同时也提高了Hb的电催化活性，并以此制备了具有良好催化活性的过氧化氢（H2O2）生物传感器。

本文研究了修饰电极的特性，优化了修饰电极的实验条件，详细的讨论了Hb在电极上的电子转移机理以及H2O2的电化学行为，并对实际样品中的过氧化氢进行了检测，其结果令人满意。

2.用滴涂法将葡萄糖氧化酶（GOD）修饰到1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（BMIMPF6）、壳聚糖（CS）、纳米金（Nano-Au）复合材料修饰在金电极表面，制备了GOD/Nano-Au/CS/BMIMPF6/Au生物传感器，用循环伏安法和扫描电子显微镜表征。

对电极的制备条件、电化学性质进行了较为详细的研究。

结果表明此复合材料不仅为GOD提供了良好的微环境,而且通过纳米尺寸效应和离子液体的高导电性,促进电子转移，使GOD具有更高的活性。

该修饰电极可作为葡萄糖生物传感器，其研究对生命科学和临床医学具有十分重要的意义。

在最优条件下，葡萄糖浓度在1.0×10-4～1.0×10-6mol·L-1范围内的有良好的线性关系，其线性方程为：y=0.0871x+37.889（r=0.9995），检出限为3.85×10-8mol·L-1。

离子液体作为溶剂概述【1】离子液体（IonicLiquid）是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的在室温下呈液态的有机盐，通常可称为室温离子液体（Room-temperatureIonicLiquid）。

离子液体作为一种新型的极性溶剂，几乎没有蒸汽压、不可燃性、非挥发性、良好的化学稳定性和热稳定性、可循环利用及对环境友好，故称之为“绿色”化学溶剂，可以用来代替传统的易挥发有毒溶剂。

此外，离子液体的高极性、疏水性及溶解性等均可以通过选用不同的阴阳离子和侧链取代基而改变，故又称之为“设计溶剂”（Designedsolvents）。

离子液体被认为是21世纪最有希望的绿色溶剂和催化剂之一，已应用于生物催化、分离科学及电化学等诸多领域。

分类【1】离子液体种类繁多，目前，其分类方法有3种，根据阳离子不同，主要分为咪唑类离子液体、吡啶类离子液体、季铵盐类离子液体、季鏻盐类离子液体等；根据阴离子不同，主要分为AlCl3型离子液体，非AlCl3型离子液体及其他特殊离子液体；根据酸碱性不同，分为酸功能化离子液体、碱功能化离子液体及中性离子液体。

1.AlCl3型离子液体AlCl3型离子液体可通过调节AlCl3与有机季铵盐的比例，生成具有L酸、L碱等的离子液体。

它主要应用于电化学反应中，如烷基化、异构化、酰基化等反应。

2.非AlCl3型离子液体非AlCl3型离子液体对水和空气都较稳定，具有较好的酸催化活性。

但是其酸性强度不如前者，因此，需要加大离子液体用量以增大收率。

此类离子液体比较常见的阴离子有：卤素离子，BF4-，PF6-,HSO4-,H2PO4-,AlCl4-,CFESO3-,CH3CH(OH)COO-等，它们比前者具有更宽广的应用范围。

3.特殊离子液体除上述常用的普通离子液体外，人们还不断的研究设计出了许多功能化离子液体。

特点【1】1.非挥发性。

与传统有机溶剂相比，离子液体的蒸汽压接近零，可用于真空体系进行反应，不易挥发氧化，减少了因挥发而导致的环境污染问题；2.溶解性能良好。

纳米流体的合成及应用的研究进展纳米流体具有导电性、催化活性等特性，离子液体有宽电化学窗口和导电性，以两者合成的离子液体基纳米流体在生物医学、光催化、电化学等领域有着广阔的应用。

本文介绍了纳米流体常用的两种制备方法，并讨论了各制备方法的优缺点。

标签：离子液体；纳米流体纳米流体自20世纪90年代提出后广受关注，离子液体基纳米流体是离子液体及纳米材料在一定条件下用特定方法合成的复合物，不仅具有离子液体的性质，也具有纳米流体的性质。

离子液体因其特性，能够对纳米粒子进行表面修饰，并且能够阻止纳米粒子团聚特性，为纳米流体的合成提供了新的研究方向，离子液体基纳米流体的研究逐渐被报导。

目前较成熟制备纳米流体的方法有：一步合成法和两步合成法。

1 一步合成法一步法是直接在纳米颗粒制备的同时把金属颗粒沉积到液体基质中。

一步法中，纳米颗粒通过气相沉积制得再混溶于基液中。

此方法制得的流体中纳米微粒稳定且粒径小，分散性好并不易团聚，不加分散剂也能长期稳定。

能用在金属纳米流体的合成，但是此方法条件苛刻，要求在低蒸气压条件下且必须在流体介质中反应。

此方法适用于对纯度要求高的少量產物合成，但是此法产量低且对设备要求高，不适合工业化生产。

2 两步合成法两步法是将纳米微粒的制备与流体的合成过程分开首先，是目前比较普遍的合成方法。

主要采用气相沉积法或别的方法如机械球磨法和化学还原法，将制备出的纳米颗粒，通过超声、搅拌、加入分散剂等其他方法，使纳米颗粒稳定、均匀地分散到基液中。

由于纳米微粒制备的技术日趋完善已达工业化水平，使得两步法在工业中应用有明显优势。

两步法合成纳米流体的缺点就是，制得的纳米流体不够稳定，还需要不断研究改善。

合成纳米流体后，需要对其稳定性、形貌、性质等进行表征。

表征纳米流体的方法主要有：通过扫描电镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对纳米颗粒大小及形貌进行表征，此方法需要将纳米颗粒分离，在分离过程中会造成纳米微粒形貌改变以及因为分子间的范德华力发生团聚现场。

离子液体修饰碳纳米管
离子液体修饰碳纳米管是一种新型的材料科学研究方法，其目的是改善碳纳米管的性能和应用效果。

离子液体的特点是具有很高的导电性和独特的物理化学性质，因此，用它来修饰碳纳米管，可以有效地提高碳纳米管的导电性能和化学稳定性。

具体的过程通常是先将碳纳米管分散在离子液体中，然后通过物理或者化学的方法，使离子液体均匀地覆盖在碳纳米管的表面。

这样，碳纳米管就得到了改善，可以用于制作更高级的材料或者器件。

这种方法的研究还处于初级阶段，但是已经取得了一些初步的成果。

例如，通过离子液体修饰的碳纳米管，其导电性能得到了显著的提高，这对于碳纳米管的应用来说是一个重要的进步。

然而，这种方法也存在一些问题，例如离子液体的成本和环境保护问题等。

因此，我们需要进一步的研究，以解决这些问题，使这种方法能够在实际中得到应用。