【正文】 p 不等，比傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的 黏 度高 1～ 2 個(gè) 數(shù)量級(jí)，并且不同種類(lèi)的 ILs 的粘度差別較大。 離子液體的溶解性 有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)陰離子構(gòu)成的 ILs，兼具有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的 一 些性質(zhì)，因此，具有極佳的溶解性，可以溶解 部分 有機(jī)物、無(wú)機(jī)物以及聚合物等，是很多化學(xué)反應(yīng)的優(yōu)良綠色溶劑。并且，為了在室溫下保持液態(tài)，ILs 的陽(yáng)離子最好是非對(duì)稱(chēng)的。目前研究最多的是陽(yáng)離子取代基為 咪唑 類(lèi)的 ILs，并且陽(yáng)離子中離子的電荷越分散，分子的對(duì)稱(chēng)性越低，生成的化合物熔點(diǎn)就越低。這種類(lèi)型的 ILs 具有對(duì)水和空氣都穩(wěn)定的特性，非常適用于萃取操作和作為均相過(guò)渡金屬催化反應(yīng)的介質(zhì)。 離子液體的研究進(jìn)展 ILs 的發(fā)展最早是在 1914 年，當(dāng)時(shí) Wa lden 等報(bào)道了第 一 個(gè)在室溫下呈液態(tài)的有機(jī)熔融鹽 —— 硝酸乙基胺 ([EtNH3][NO])3，但它并沒(méi)有引起人們的關(guān)注。 Forsyths[4] 等研究發(fā)現(xiàn)陰離子為 N(CN)的 ILs 普遍粘度較低 ；陰離子為 Br或 BF4的 ILs 成本較低 ； 新型的陰離子 CF3SO2NCOCF3(縮寫(xiě)為 TSAC)具有降低 ILs 熔點(diǎn)和粘度的作用，并且該陰離子與小分子組合也能形成新型的 ILs。這不僅為化學(xué)理論研究提供了 一 個(gè)嶄新 的 領(lǐng)域，而且很好的解決了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，并取得了突破性進(jìn)展，因此，人們普遍認(rèn)為它將成為二十 一 世紀(jì)理想的綠色化學(xué)溶劑。 關(guān)鍵詞 ：離子液體；咪唑；表面活性 Abstract Ionic liquids as a new type of green material, nonvolatile, nonbustible, reusable, good thermal stability, and physicochemical properties tunable characteristics, and in fine anic synthesis, catalysis, electrochemistry, materials science, bioengineering and energy and other areas has been widely used. Existing most widely used ionic liquid alkyl methyl of imidazole salt, however, its design, polarity, polar weak anic performance of low defect limits its industrial progress further applications. Design and development of new, special features of ionic liquid materials to meet different needs and enrich the ionic liquid and basic chemical theory is of great significance. Imidazole surfactants are a new class of surfactant. For 1 alkyl 3 – methyl imidazolium bromide, when the alkyl chain length is shorter, it is at room temperature liquid, almost no vapor pressure, nonflammable, nonfire point, thermal stability and high chemical stability of the ionic liquid, and chemical separation, the field of anic synthesis, nanomaterials and solar cells, etc. are widely used. When its longer alkyl chain, similar to traditional cationic surfactants, and amphiphilic Imidazolium ionic liquid has been widely studied. Studies have shown that pared with traditional cationic surfactant alkyl trimethyl ammonium bromide, longchain ionic liquid has a higher surface activity. Thesis review and experiments in two parts： Summary of part of the system overview of the classification of the ionic liquid。因此設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型的、具有特殊功能的離子液體材料來(lái)滿(mǎn)足不同的需求并豐富離子液體基礎(chǔ)化學(xué)理論，具有重要意義。而當(dāng)它的烷基鏈較長(zhǎng)時(shí)，則類(lèi)似于傳統(tǒng)的陽(yáng)離子表面活性劑，并作為雙親性的咪唑離子液得到了廣泛的研究。 imidazole。 (1) AlC13 型 ： 此類(lèi)主要是金屬類(lèi)鹵化鹽，如 AlCl4， CuC12等，由于該類(lèi)型 ILs具有很多 的 優(yōu)點(diǎn)，不僅能較好的應(yīng)用于電化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)中，而且可 以同時(shí)用作溶劑和催化劑。 ILs 與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑和電解質(zhì)溶液相比，具有 一 系列突出的特性，例如 ： (1)極低的 蒸汽 壓，這是由于 ILs 內(nèi)部存在相當(dāng)大的庫(kù)侖作用力的緣故。 20 世紀(jì) 70 年代 Osteryaung 和 Wilkes[7]等人在研究有機(jī)電化學(xué)時(shí)，利用 Hurley 報(bào)道的 ILs([NEtPy]AlC4)作電解液，重新合成了 吡啶 基鋁酸 ILs，并且該 ILs 能 作用于一種表面活性離子液體的合成 3 有機(jī)合成中的催化劑和反應(yīng)介質(zhì)。 特別是近幾年來(lái)， ILs 作為 一 種綠色溶劑或催化劑，在催化和有機(jī)反應(yīng)中發(fā)揮了獨(dú)特 的作用，引起世界各國(guó)催化界與石化企業(yè)界的廣泛關(guān)注。西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 但當(dāng)側(cè)鏈碳分子數(shù)增大到 一 定程度時(shí)， ILs 的熔點(diǎn)會(huì)迅速增高。陰離子生成合物的熔點(diǎn)由大到小的順序?yàn)?：Cl— NO2— NO3— AlC14— BF4— CF3SO3— CF3CO2— 。 Keim[15]等人研究發(fā)現(xiàn) ：通過(guò)調(diào)節(jié)陽(yáng)離子的烷基取代基鏈長(zhǎng)可以?xún)?yōu)化 ILs 的溶解性，如 ： 正辛烯在 (MeEt3N)+一種表面活性離子液體的合成 5 （ pMePhSO3)— 中不溶，但在 [Me(ne6Hll)3N] +（ pMePhSO3)— 中能溶解，由正辛烯在含相同甲苯磺酸根陰離子季按鹽 ILs 中的溶解性可以看出，隨著 ILs 陽(yáng)離子取代基側(cè)鏈鏈長(zhǎng)的增加，即非極性特征增加，正辛烯的溶解性是變大的 ； 同樣，具有相同陽(yáng)離子、不同陰離子的 ILs 的溶解性也有明顯差異，如 C3F7COO— ， CF3COO— 和 CF3S03—都是高水溶性的，但 PF6— 和 CF3SO2N— 的離子與水只能形成兩相混合物。 氫鍵對(duì) ILs 粘度的影響非常明顯，如 ： 比較含不同組分的氯鋁酸鹽的粘度會(huì)發(fā)現(xiàn)[18],當(dāng) ILs 為堿性的時(shí)候，即 x(A1C13) 時(shí)， ILs 的粘度會(huì)增加，這是因?yàn)?咪唑 類(lèi)陽(yáng)離子氫原子和堿性氯原子之間形成了氫鍵，而存在的大量氯離子使得其氫鍵作用加強(qiáng)，導(dǎo) ILs 的粘度增加 ； 當(dāng) ILs 為酸性時(shí)，即 x(A1C13) 時(shí)， ILs 粘度較低，這是因?yàn)檩^大的離子 AlC14— 和 A12C17— 的存在，使體系內(nèi)形成的氫鍵作用較弱，自然導(dǎo)致ILs 的粘度較低 分子間范德華力對(duì)離子液體的粘度也有較大影響 [19]，表 給出了含 [bmim]+陽(yáng)離的不同離子液體的粘度。文獻(xiàn)中指出 的 ， ILs 的油氣表面張力值 一 般都比傳統(tǒng)有機(jī)溶劑 高（ 如 [C4mim]I： 達(dá)因 /厘米， [C4mim]PF6： 達(dá)因 /厘米， [C8mim]PF6： 達(dá)因 /厘米 )，但會(huì)低于水的表面張力 (水 ： 73 達(dá)因 /厘米 )。 Blanchard 等考察了在室溫條件下， 20 種有機(jī)物 (10 種為苯及其衍生物， 10 種為己烷及其衍生物 )在 [bmim]PF6中的溶解性，研究發(fā)現(xiàn) ： 有的完全互溶，有的溶解度很小。而 ILs 作為 一 種綠色溶劑，由于其具有的各種優(yōu)良特性，目前用無(wú)揮發(fā)性的 ILs 代替有機(jī)溶劑己經(jīng)成為有機(jī)合成領(lǐng)域中 的 一 個(gè)頗具特色的研究方向。 離子液體也同樣 能應(yīng)用于太陽(yáng)能電池盒電容器方面。 Fe2+、 [Et3NH]AlCl4長(zhǎng)鏈的離子液體型表面活性劑與傳統(tǒng)的表面活性劑不同，在極性溶劑中容易形成溶致液晶，如 Tiddy 等考察了 N烷基 吡啶 氯化物 ([CnPy][Cl]， n=12～ 16)和 N烷基 吡啶溴 化物 ([CnPy[Br]， n=12~20)分別在水、乙二醇、甘油、甲 酰 胺和 EAN 中的聚集行為，結(jié)果表明 ： [C12py][Cl]或 [C14Py][Cl]在水中， [C16Py][Cl]在甘油中， [C16Py][Cl]、[C18Py][Br]或 [C20Py][Br]在甲 酰胺 中都可以形成立方液晶相，同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)具有不同烷基取代基的離子液體其臨界膠束濃度 (cmc)以及形成液晶相時(shí)的濃度不同。 Sergey A. Katsyuba 等人采用密度函數(shù)理論 與核磁共振相結(jié)合的方法測(cè)定了 [EMIMIBF4 在二氯甲烷溶液中的分子結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)在不同密度和極性的溶液中 [EMIM]BF4的分子結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生 一 定的改變，為 [EMIM]BF4的研究提供了新的思路。 由于這種合成方法較為容易，合成出來(lái)的 EMIES 性能良好而備受研究者肯定，西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 后來(lái)諸多對(duì) EMIES 的合成及研究均 一 直沿用這種方法。 等人采用循環(huán)伏安法和化學(xué)電阻光譜法對(duì) EMIES 作為雙層電容器的電解液進(jìn)行了研究，為離子液體在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用 做出 了積極的嘗試和探索。例如：通常是將 N甲基咪唑減壓蒸餾，然后立刻將不在氮?dú)鈿夥障率褂玫?N甲基咪唑放在冰箱中存儲(chǔ)。所以 Burrell等重復(fù) 2— 3次脫色，旋蒸，70℃下真空干燥 5 h，才得到無(wú)色的離子液體。眾所周知，表面活性劑復(fù)配體系不僅能發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，降低成本，而且能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，有更廣泛的應(yīng)用價(jià)值。隨著對(duì)離子液體表面活性劑的深入研究，含有 1，3二烷基取代咪唑類(lèi)離子液體表面活性劑是近期的研究熱點(diǎn)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)改變烷基鏈的長(zhǎng)短或在烷基鏈上添加官能團(tuán)可以使之某些性質(zhì)發(fā)生根本性變化。在反應(yīng)過(guò)程中，取代基團(tuán)提供形成新鍵的一對(duì)電子，而被取代的基團(tuán)則帶著舊鍵的一對(duì)電子離去。 理論產(chǎn)量根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算出來(lái)的，因?yàn)榉磻?yīng)時(shí) 1： 1 反應(yīng)，所以理論產(chǎn)量為。反應(yīng)所得到產(chǎn)品的提純方法為將粗產(chǎn)品用乙酸乙酯和乙腈重結(jié)晶提純，再用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀出去乙酸乙酯，真空干燥，得到白色粉末狀固體。其中，氮?dú)饬髁?250 ml/min，溫度范圍為 0~120℃ ，升溫速率 5℃/min。 因此，其碳?xì)滏滈g更容易產(chǎn)生疏水締合相互作用。 圖 是目標(biāo)產(chǎn)物 C12mimBr 的水溶液在 25℃下的表面張力與濃度的關(guān)系曲線(xiàn)，圖的 轉(zhuǎn)折點(diǎn)處得 臨界 膠束濃度 103mol/L，在 臨 界膠束濃度下的表面張力為西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 。而 C12mimBr 在常溫下是白色固體。反應(yīng)所得到產(chǎn)品的提純方法為將粗產(chǎn)品用乙酸乙酯重結(jié)晶提純，再用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀出去乙酸乙酯，真空干燥，得到白色粉末狀固體。 所以認(rèn)為 本實(shí)驗(yàn)則是屬于 SN2 的范疇。 2. 4 合成路線(xiàn) N甲基咪唑與 1溴代十二烷發(fā)生如下反應(yīng)： + RBr R=C12H25 在 氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將 N甲基咪唑和溴代正烴烷按 a： b 的摩爾比投入圓底燒瓶中， T℃條件下加熱攪拌 X 小時(shí)以上。 這些研究無(wú)論是對(duì)于理論發(fā)展或者實(shí)際應(yīng)用都將具有重要意義。 但工作量大，操作繁瑣。一般情況下將離子液體在 70℃下減壓干燥幾個(gè)小時(shí)后，仍會(huì)存在一定含量的水分。一般而言，溫度越低，反應(yīng)時(shí)間就越長(zhǎng)，這樣得到的目標(biāo)離子液體的顏色就越淺。 Jose’S. Torrecilla 等人采用 一 種全新的自主成分分析 /紫外聯(lián)用的方法研究了低濃度 EMIES 和甲苯在水溶液中的含量 ； 他還研究了空氣相對(duì)濕度對(duì) EMIEs 的密度、粘度、表面張力和表觀摩而體積等方面的影響。 Zhang Suojiang 等人對(duì)[EMIM]BF4和水的二元體系的物理和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明，體系中水含量的增加對(duì) [EMIM]BF4的密度、粘度及熱力學(xué)穩(wěn)定性會(huì)有明顯的影響，此外溫度的變化對(duì) [EMIM]BF4的粘度也有顯著的影響。通過(guò)熱分析和電化學(xué)分析結(jié)果表明，合成出來(lái)的產(chǎn)物粘度 、熔點(diǎn)及電化學(xué)窗口與早期文獻(xiàn)的結(jié)果相差不多。 離子液體型表面活性劑 通常， ILs 的陽(yáng)離子為含有 咪唑 環(huán)、 吡啶 環(huán)頭基和 一 個(gè)相 對(duì)較長(zhǎng)的烷基鏈，這種特殊的結(jié)構(gòu)賦予了 ILs 具有諸多特殊性質(zhì)。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 在 三次采油中的應(yīng)用 ILs 獨(dú)特的溶解性和催化作用，使它開(kāi)始應(yīng)用于稠油改質(zhì)降 黏 方面