【正文】 ，是較好的傳熱和傳能介質(zhì)，可重復(fù)循環(huán)利用且不易燃燒；有特有的反應(yīng)性能，如：液程寬、粘度低、穩(wěn)定性高；獨(dú)特的溶解特性，并且存在強(qiáng)的靜電場(chǎng)。(4)通過設(shè)計(jì)ILs的陰、陽(yáng)離子，可以根據(jù)需要的不同合成各類對(duì)無(wú)機(jī)物、有機(jī)物和聚合物的溶解性不同的ILs，并且可以調(diào)節(jié)其酸度至超酸。到了1929年，Sugden[5]報(bào)道了將乙胺與20%的硝酸混合后，減壓除去水分，得到的油狀液體的熔點(diǎn)為8℃，元素分析的結(jié)果表明：其組成為C2H8N2O3，說明得到的是一種液態(tài)鹽。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能作用于有機(jī)合成中的催化劑和反應(yīng)介質(zhì)。20世紀(jì)80年代初期，Seddon、英國(guó)BP公司和法國(guó)FIP等較系統(tǒng)地探索了ILs作為溶劑和催化劑的可能性。此后，[EMIM][PF6]也相繼問世了。Wilkes等人的探索性研究使ILs得到了迅速的發(fā)展，其種類和數(shù)量急劇增加。特別是近幾年來，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。評(píng)價(jià)ILs實(shí)用性的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是其熔點(diǎn)，通常情況下，ILs在室溫下是液態(tài)，即其熔點(diǎn)低于室溫，一般在0～100℃，少數(shù)ILs的熔點(diǎn)要高一些，但是并無(wú)嚴(yán)格界限。一般而言，物質(zhì)的熔點(diǎn)與其晶體結(jié)構(gòu)之間有著密切的關(guān)系，能直接影響到物質(zhì)的使用溫度范圍。離子為非對(duì)稱的比對(duì)稱的鹽熔點(diǎn)要低，這是由于取代基的非對(duì)稱性使得離子難以規(guī)則地堆積而不能形成晶體[8]。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。郭文希[10]等的報(bào)道證實(shí)了側(cè)鏈碳分子數(shù)的增多使得ILs熔點(diǎn)降低，如六氟磷酸類ILs[Rmim][PF6]，當(dāng)R=6～8時(shí)，其熔點(diǎn)降到最低；氟硼酸類ILs[Rmim][BF4]，當(dāng)R=4～9時(shí)，其熔點(diǎn)為最低。通常情況下，ILs的熔點(diǎn)隨著其陽(yáng)離子對(duì)稱性程度的提高而增大，可以通過比較不同氯化物的熔點(diǎn)了解陽(yáng)離子的體積對(duì)ILs熔點(diǎn)的影響[12]，在ILs陰離子相同的情況下，其熔點(diǎn)是隨著陽(yáng)離子體積的增大而逐漸降低的。陰離子的體積對(duì)ILs的熔點(diǎn)也有較大的影響，這是因?yàn)轶w積越大的陰離子，與陽(yáng)離子的作用力越小，晶體中的晶格能越小。陰離子生成合物的熔點(diǎn)由大到小的順序?yàn)椋篊l—NO2—NO3—AlC14—BF4—CF3SO3—CF3CO2—。至今所測(cè)試過的大部分ILs的密度都超過了水[13]，且普遍認(rèn)為ILs的密度與其陰、陽(yáng)離子有很大關(guān)系。通過比較含不同烷基取代基咪唑陽(yáng)離子的氯鋁酸鹽的密度可知[14]，氯鋁酸鹽的密度與其陽(yáng)離子上烷基鏈長(zhǎng)呈線性關(guān)系，即氯鋁酸鹽的密度隨著烷基取代基的增大而減小；隨著氯化鋁摩爾比例的增加而增加；，ILs的密度也與溫度有關(guān)，且與溫度呈線性關(guān)系。這主要是由于與其它溶劑相比，ILs的內(nèi)部存在相當(dāng)大的庫(kù)侖力，使其具有很強(qiáng)的極性。Keim[15]等人研究發(fā)現(xiàn)：通過調(diào)節(jié)陽(yáng)離子的烷基取代基鏈長(zhǎng)可以優(yōu)化ILs的溶解性，如：正辛烯在(MeEt3N)+（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。Table Solubility of organic solvent in ionic liquids 溶劑 ? [C4mim][BF4] [C4mim][PF6] [C4mim][Cl] [C4mim][Cl]AlC13(堿性) AlC13(酸性)水 溶解 不溶 反應(yīng) 反應(yīng)丙烯碳酸酯 溶解 溶解 溶解 溶解甲醇 溶解 溶解 反應(yīng) 反應(yīng)乙腈 溶解 溶解 溶解 溶解丙酮 溶解 溶解 溶解 反應(yīng)二氯甲烷 溶解 溶解 溶解 溶解四氫呋喃 溶解 溶解 溶解 反應(yīng)二甲基苯 溶解 溶解 溶解 反應(yīng)三氯乙烯 溶解 不溶 不溶 不溶二硫化碳 溶解 不溶 不溶 不溶甲苯 溶解 不溶 溶解 反應(yīng)己烷 溶解 不溶 不溶 不溶ILs對(duì)熱是穩(wěn)定的，影響其熱穩(wěn)定性主要有兩個(gè)因素，即雜原子碳原子和雜原子氫鍵之間的相互作用力大小，即ILs的熱穩(wěn)定性與其陰、陽(yáng)離子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)密切相關(guān)的。ILs是粘性流體，在室溫下它的粘度一般從35cp到500cp不等，比傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的黏度高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，并且不同種類的ILs的粘度差別較大。Kimizuka[17]等報(bào)道陰離子為[N(CN)2]—的ILs的粘度普遍偏低。由表可知從[CF3SO3]—到[C4F9SO3]—、從[CF3COO]—到[C3F7COO]—ILs的粘度明顯增加，這是因?yàn)楹琜C4FgsO3]—和[C3F7COO]—的ILs中較強(qiáng)的范德華力導(dǎo)致ILs較大的粘度。 含[bmim]+陽(yáng)離子的不同離子液體的粘度Table Viscosity of different ionic liquid contaiming [bmim]+ cation離子液體 粘度103pa*s[bmim][CF3SO3] 90[bmim][C4F9SO3] 373[bmim][CF3COO] 73[bmim][C3F7COO] 182[bmim][CF3SO2)2N’] 52ILs具有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性和較寬的電化學(xué)窗口，優(yōu)良的導(dǎo)電性能，是較好的熱和傳能介質(zhì)。決定ILs導(dǎo)電的因素主要有：密度、分子量、粘度和離子大小。ILs的表面張力是反映其界面性質(zhì)的重要參數(shù)。ILs的表面張力主要受其獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響：通常ILs的陽(yáng)離子相同時(shí)，其表面張力會(huì)隨陰離子體積的增而增大；ILs的陰離子相同時(shí)，其表面張力會(huì)隨陽(yáng)離子烷基取代基鏈長(zhǎng)的增加而減小。Lawwatson測(cè)定了在336K時(shí)，系列[Cnmim][x](n=4，8，12；x=PF6—，BF4—，cl—，Br—溶液的表面張力，結(jié)果顯示在一定溫度下，所研究的ILs之間的表面性質(zhì)有很大差異，如336K[C4mim][PF6]的表面張力為45達(dá)因/厘米，而[C12mim][PF6]的表面張力僅為24達(dá)因/厘米，同時(shí)發(fā)現(xiàn)各種ILs的表面張力隨溫度的升高都呈線性降低趨勢(shì)，該小組還探討了陽(yáng)離子上1位烷基取代基鏈長(zhǎng)(n)以及陰離子的體積對(duì)ILs表面過剩的自由能和表面熵的影響。開發(fā)高效的且環(huán)境友好的萃取分離技術(shù)對(duì)混合物的分離和產(chǎn)品的提純都具有重要意義。[bmim]PF6在這方面比較有代表性。當(dāng)溫度和壓強(qiáng)一定時(shí)，在苯及其衍生物體系中，利用CO2從[bmim]PF6中萃取有機(jī)物的萃取率可高達(dá)95%。Fadeev等報(bào)道使用[Bmim][PF6]和[Omim][PF6]作為丁醇的萃取劑時(shí)。Huddlestou等研究了用與水不互溶的1甲基3丁基咪唑六氟磷酸鹽從水中萃取苯的衍生物(如甲苯，苯胺，苯甲酸，氯苯等)，并且取得了很好的分離效果。眾所周知，有機(jī)合成反應(yīng)中所使用的有機(jī)溶劑大都有易燃、易爆，易揮發(fā)的缺點(diǎn)，這就決定了其在使用過程中的不安全性和極易導(dǎo)致環(huán)境污染。ILs作為反應(yīng)溶劑，為化學(xué)反應(yīng)提供了不同于傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的環(huán)境，它可以改變反應(yīng)機(jī)理，使催化劑的活性和穩(wěn)定性更好、選擇性和轉(zhuǎn)化率更高。ILs是由陰、陽(yáng)離子構(gòu)成的液態(tài)電解質(zhì)，與常用的水溶液相比，其可避免與一些金屬(如Li、Na等)和水發(fā)生反應(yīng)，可以減輕自放電，且不用像熔融鹽一樣需要高溫，是電化學(xué)工作者較好的研究對(duì)象，可廣泛應(yīng)用于電池技術(shù)、電化學(xué)合成、電沉積、毛細(xì)管電泳、電拋光、雙電層電容器、傳感器、抗靜電劑、光電子器件、信息存貯、能源等領(lǐng)域。Churat等人在將[emim][Tf2N]用作高聚物電極材料中，發(fā)現(xiàn)所制得的電極具有較好的導(dǎo)電性，較低的蒸汽壓和較寬的電化學(xué)窗口，是理想的電機(jī)材料。Carlin等人研究發(fā)現(xiàn)二茂鐵和四硫富瓦烯在[emim]BF4中能形成可逆程度很高的氧化還原對(duì)，是一種極為卓越的電化學(xué)合成溶劑。中國(guó)科學(xué)院有機(jī)固體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究了離子液體在電致發(fā)光電化學(xué)電池（LEC）中的應(yīng)用。在CO2羰基合成研究中通常是CO2與環(huán)氧化物在過渡金屬催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)，但這種方法存在催化劑的溶解性差、對(duì)空氣不穩(wěn)定、難以循環(huán)使用以及有機(jī)溶劑污染等不足。美國(guó)專利以AlCl3型及烷基吡啶型ILs為例，考察了Lewis酸性離子液體在采油中可用于油水井酸化，研究表明：ILs和水在地層中相遇并發(fā)生反應(yīng)，大部分酸將會(huì)到達(dá)地層較遠(yuǎn)的區(qū)域，起緩速酸化作用，并且環(huán)境友好。范洪富等研究了Lewis酸型ILs[Et3NH]AlCl4及在過渡金屬鹽存在下改性后的ILs[Et3NH]AlCl4Cu+、[Et3NH]AlCl4Koel等還報(bào)道了ILs和超臨界流體(SF)相配合在油頁(yè)巖處理中的應(yīng)用，這為油頁(yè)巖工藝提供了理想的環(huán)境友好的新途徑。離子液體中疏水側(cè)鏈與親水頭基的存在使其具有雙親特性，并且在一定的濃度下，能在其它溶劑中形成各種聚集體。鄭利強(qiáng)等考察了長(zhǎng)鏈離子液體型表面活性劑溶液的基礎(chǔ)性質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的陽(yáng)離子型表面活性劑相比，該ILs具有更好的表面活性，并通過吉布斯吸附公式計(jì)算得到幾種ILs在界面層的最大吸附量及最小分子吸附面積。由于咪唑類離子液體對(duì)水和空氣穩(wěn)定，又具有優(yōu)良的熱力學(xué)性質(zhì)，因此得到了最為廣泛的研究和應(yīng)用。由于這種合成方法原料價(jià)格昂貴，Joan Fuller 等人采用NH4BF4與烷基咪唑氯化物反應(yīng)合成[EMIM]BF4，這種反應(yīng)通過不斷的從丙酮溶液中析出NH4Cl而使整個(gè)反應(yīng)進(jìn)行。MingLan Ge