離子液體是室溫范圍內(nèi)能以穩(wěn)定液態(tài)形式存在的熔鹽。
離子液體是鹽類，由陽(yáng)離子和陰離子構(gòu)成，陽(yáng)離子如咪唑鎓、吡啶鎓、季基和季鏻基，陰離子如鹵族元素離子、三氟甲磺酸根、氟硼酸根和六磷酸根，在相對(duì)低溫下離子液體以液體狀態(tài)存在。它們的顯著特征包括幾乎無(wú)蒸氣壓、不易燃、不可燃、高熱穩(wěn)定性、相對(duì)低的粘度、作為液體較寬的可操作溫度范圍和高離子導(dǎo)電性。當(dāng)離子液體用作反應(yīng)溶劑時(shí)，溶質(zhì)被離子溶解，與水或普通有機(jī)溶劑相比，反應(yīng)在完全不同的條件下進(jìn)行。因此，離子液體有望呈現(xiàn)出不同尋常的反應(yīng)性，其在各種有機(jī)反應(yīng)中的應(yīng)用不斷被發(fā)掘。
離子液體僅由離子構(gòu)成，而且具有高離子導(dǎo)電性，因此在電化學(xué)應(yīng)用中也引發(fā)了關(guān)注。例如，它們作為蓄電池電解質(zhì)得到廣泛研究。這些電解質(zhì)需要具有如下特性：高離子導(dǎo)電性，不揮發(fā)性，熱穩(wěn)定性，不燃性以及無(wú)腐蝕性，離子液體正好滿足這些要求。
歷史
離子液體的歷史可以追溯到1914年，當(dāng)時(shí)Walden報(bào)道了的合成(熔點(diǎn)12℃)。這種物質(zhì)由硝酸和乙胺反應(yīng)制得，但是，由于其在空氣中很不穩(wěn)定而極易發(fā)生爆炸，它的發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時(shí)并沒(méi)有引起人們的興趣，這是最早的離子液體。一般而言，離子化合物熔解成液體需要很高的溫度才能克服離子鍵的束縛，這時(shí)的狀態(tài)叫做“熔鹽”。離子化合物中的離子鍵隨著陽(yáng)離子半徑增大而變?nèi)酰埸c(diǎn)也隨之下降。對(duì)于絕大多數(shù)的物質(zhì)而言混合物的熔點(diǎn)低于純物質(zhì)的熔點(diǎn)。例如NaCl的熔點(diǎn)為803℃，而50%LiCl-50%AlCl?(摩爾分?jǐn)?shù))組成的混合體系的熔點(diǎn)只有144℃。如果再通過(guò)進(jìn)一步增大陽(yáng)離子或陰離子的體積和結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性，削弱陰陽(yáng)離子間的作用力，就可以得到室溫條件下的液體離子化合物。根據(jù)這樣的原理，1951年F.H.Hurley和T.P. Wiler首次合成了在環(huán)境溫度下是液體狀態(tài)的離子液體。他們選擇的陽(yáng)離子是N-乙基吡啶[dìng]，合成出的離子液體是溴化正乙基吡啶和氯化鋁的混合物(氯化鋁和溴化乙基吡啶摩爾比為1:2)。但這種離子液體的液體溫度范圍還是相對(duì)比較狹窄的，而且，氯化鋁離子液體遇水會(huì)放出氯化氫，對(duì)皮膚有刺激作用。直到1976年，美國(guó)Colorado州立大學(xué)的Robert利用作電解液，進(jìn)行有機(jī)電化學(xué)研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)這種室溫離子液體是很好的電解液，能和有機(jī)化合物混溶，不含質(zhì)子，電化學(xué)窗口較寬。1992年Wilkes以1-甲基3-乙基咪唑為陽(yáng)離子合成出氯化1-甲基-3-乙基咪唑，在摩爾分?jǐn)?shù)為50%的AlCl?存在下，其熔點(diǎn)達(dá)到了8℃。在這以后，離子液體的應(yīng)用研究才真正得到廣泛的開(kāi)展。
種類
離子液體是指在室溫或接近室溫下呈現(xiàn)液態(tài)的、完全由陰陽(yáng)離子所組成的鹽，也稱為低溫熔融鹽。離子液體作為離子化合物，其熔點(diǎn)較低的主要原因是因其結(jié)構(gòu)中某些取代基的不對(duì)稱性使離子不能規(guī)則地堆積成晶體所致。它一般由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)化合物或有機(jī)陰離子構(gòu)成，常見(jiàn)的陽(yáng)離子有第七代季銨鹽離子、季鏻鹽離子、咪唑鹽離子和吡咯鹽離子等（如下圖所示），陰離子有鹵族元素離子、四氟硼酸根離子、六氟磷酸鹽離子等。
研究的離子液體中，陽(yáng)離子主要以咪唑陽(yáng)離子為主，陰離子主要以鹵素離子和其它無(wú)機(jī)酸離子（如氟硼酸根等）為主。但近幾年來(lái)又合成了一系列新型的離子液體，例如在陽(yáng)離子方面，Shreeve領(lǐng)導(dǎo)的研究小組合成了一些新型陽(yáng)離子的離子液體如下所示：
在陰離子方面，Yoshida研究小組也合成了一些新型陰離子的離子液體，如下所示：
由于離子液體本身所具有的許多傳統(tǒng)溶劑所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)及其作為綠色溶劑應(yīng)用于有機(jī)及有機(jī)高分子化合物物質(zhì)的合成，因而受到越來(lái)越多的化學(xué)工作者的關(guān)注。
制備
離子液體種類繁多，改變陽(yáng)離子、陰離子的不同組合，可以設(shè)計(jì)合成出不同的離子液體。離子液體的合成大體上有兩種基本方法：直接合成法和兩步合成法。
直接合成
通過(guò)酸堿中和反應(yīng)或季胺化反應(yīng)等一步合成離子液體，操作經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，沒(méi)有副產(chǎn)物，產(chǎn)品易純化。Hlrao等酸堿酸堿中和滴定合成出了一系列不同陽(yáng)離子的氟硼酸鹽離子液體。另外，通過(guò)季胺化反應(yīng)也可以一步制備出多種離子液體，如鹵化1-烷基3-甲基咪唑鹽，鹵化吡啶鹽等。
兩步合成
直接法難以得到目標(biāo)離子液體，必須使用兩步合成法。兩步法制備離子液體的應(yīng)用很多。常用的四氟硼酸鹽和六氟磷酸鹽類離子液體的制備通常采用兩步法。首先，通過(guò)季胺化反應(yīng)制備出含目標(biāo)陽(yáng)離子的鹵鹽；然后用目標(biāo)陰離子置換出鹵族元素離子或加入Lewis酸來(lái)得到目標(biāo)離子液體。在第二步反應(yīng)中，使用金屬鹽MY(常用的是AgY)，HY或NH4Y時(shí)，產(chǎn)生Ag鹽沉淀或胺鹽、HX氣體容易被除去，加入強(qiáng)質(zhì)子酸HY，反應(yīng)要求在低溫?cái)嚢钘l件下進(jìn)行，然后多次水洗至中性，用有機(jī)溶劑提取離子液體，最后真空除去有機(jī)溶劑得到純凈的離子液體。特別注意的是，在用目標(biāo)陰離子Y交換X-(鹵素)陰離子的過(guò)程中，必須盡可可能地使反應(yīng)進(jìn)行完全，確保沒(méi)有x.陰離子留在目標(biāo)離子液體中，因?yàn)殡x子液體的純度對(duì)于其應(yīng)用和物理化學(xué)特性的表征至關(guān)重要。高純度二元離子液體的合成通常是在浮床中利用陰離子交換樹(shù)脂通過(guò)陰離子交換來(lái)制備。另外，直接將Lewis酸（MY）與凝水石結(jié)合，可制備[陽(yáng)離子]型離子液體，如氯鋁酸鹽離子液體的制備就是利用這個(gè)方法，如離子液體的性質(zhì)中所述，離子液體的酸性可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。
由于離子液體的可設(shè)計(jì)性，所以根據(jù)需要定向的設(shè)計(jì)功能化離子液體是我們實(shí)驗(yàn)研究的方向。
應(yīng)用
由于離子液體所具有的獨(dú)特性能，它被廣泛應(yīng)用于化學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域中。離子液體作為反應(yīng)的溶劑已被應(yīng)用到多種類型反應(yīng)中。
氫化反應(yīng)
將離子液體應(yīng)用于氫化反應(yīng)已有大量的報(bào)道，反應(yīng)中應(yīng)用離子液體替代普通溶劑優(yōu)點(diǎn)是：反應(yīng)速率比普通溶劑中快幾倍；所用的離子液體和催化劑的混合液可以重復(fù)利用。研究表明，在過(guò)程中離子液體起到溶劑和催化劑的雙重作用。
由于離子液體能溶解部分過(guò)渡金屬，因而目前在氫化反應(yīng)中運(yùn)用離子液體研究最多的是用過(guò)渡金屬配位化合物作為催化劑的均相反應(yīng)體系。另外，相對(duì)于傳統(tǒng)溶劑來(lái)說(shuō)，將離子液體運(yùn)用于柴油（主要是針對(duì)其中含有的芳香烴）的氫化反應(yīng)時(shí)具有產(chǎn)品易于分離、易純化，又不會(huì)造成環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。
傅-克反應(yīng)
傅-克反應(yīng)包括傅-克基化和傅-克基化反應(yīng)，這兩種類型的反應(yīng)在有機(jī)化工中具有舉足輕重的地位。比較成熟的催化劑有沸石、固體酸和分子篩等。但是出于綠色合成和成本的考慮，許多化學(xué)工作者已改傳統(tǒng)溶劑為離子液體進(jìn)行相關(guān)研究。
例如，Seddon等利用離子液體研究了兩可親核試劑吲哚和2-酚的烷基化反應(yīng)，該方法簡(jiǎn)單、產(chǎn)品易于分離，雜原子上的區(qū)域選擇性烷基化產(chǎn)率在90%以上，而且溶劑可以回收再利用，顯示了離子液體作為烷基化反應(yīng)的溶劑時(shí)所具有的優(yōu)勢(shì)。
1972年，Parshall就研究了在四已胺三氯錫酸鹽中乙烯的氫化甲酰化反應(yīng)。近些年來(lái),化學(xué)工作者在此方面做出了較多的努力。例如我國(guó)化學(xué)工作者鄧友全等在烷烴的基化方面作了相關(guān)的研究。他們首次報(bào)道了幾種烷烴在鹵化1-烷基吡啶和1-甲基3-烷基咪唑鹽與碘化鈉氯化鋁組成的超強(qiáng)酸性室溫離子液體中與CO的直接羰基化反應(yīng)，產(chǎn)物為。
Heck反應(yīng)即烯烴和鹵代芳烴或芳香酐在催化劑（如金屬鈀）的作用下，生成芳香烯烴的反應(yīng)，這在有機(jī)合成中是一個(gè)重要的碳-碳結(jié)合反應(yīng)。離子液體應(yīng)用于此類反應(yīng)中能較好地克服傳統(tǒng)反應(yīng)存在的催化劑流失、所使用的有機(jī)溶劑揮發(fā)等問(wèn)題。2000年，Vincenzo等報(bào)道了將離子液體應(yīng)用于Heck反應(yīng)后，該反應(yīng)的反應(yīng)速率很快，而且收率提高到90%以上Seddon等研究小組在三相系統(tǒng)[BMIM(1-丁基3-甲基咪唑)]PF6/水/己烷中進(jìn)行了Heck反應(yīng)的研究，所用的催化劑留在離子液體中，可以循環(huán)使用，而產(chǎn)品溶解在有機(jī)層內(nèi)，反應(yīng)形成的副產(chǎn)物被提取到水相中，容易分離。
Diels-Alder反應(yīng)
Diels-Alder反應(yīng)是有機(jī)化學(xué)中的一個(gè)重要反應(yīng)，人們對(duì)該反應(yīng)的注意點(diǎn)不僅是其產(chǎn)率和速率，更重要的是其立體選擇性。將離子液體應(yīng)用于Diels-Alder反應(yīng)研究方面，已有大量的報(bào)道。如Howarth等研究小組報(bào)道了在咪唑鹽室溫離子液體中環(huán)戊二烯與烯醛類物質(zhì)反應(yīng)進(jìn)行的情況。研究發(fā)現(xiàn)，在離子液體中進(jìn)行時(shí)該反應(yīng)的立體選擇性較好，即得到的內(nèi)外型產(chǎn)物的比例約在95：5左右。研究都發(fā)現(xiàn)，在離子液體中進(jìn)行的該反應(yīng)不但反應(yīng)速度快，反應(yīng)產(chǎn)率高，反應(yīng)的立體選擇性好，而且離子液體可以回收重新使用。這說(shuō)明，離子液體在Diels-Alder反應(yīng)方面比普通溶劑具有更大的優(yōu)勢(shì)。
不對(duì)稱催化
研究表明，將離子液體應(yīng)用于不對(duì)稱催化反應(yīng)，對(duì)映體的選擇性相對(duì)于普通溶劑有很大的提高，而且解決了傳統(tǒng)方法中產(chǎn)物不易從體系中分離出來(lái)這一難題。將離子液體應(yīng)用于不對(duì)稱催化反應(yīng)中已有大量的報(bào)道，如Chen研究組報(bào)道了將離子液體應(yīng)用于不對(duì)稱烯丙基烷基化反應(yīng)中；Song研究組則將離子液體應(yīng)用于不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng)中；Wasserschied等報(bào)道了從“手性池”（chiral pool）衍生的新型手性離子液體的合成和特性，我們相信這些手性離子液體的合成對(duì)于研究不對(duì)稱催化反應(yīng)尤其在手性藥物合成方面將會(huì)有重大意義。
分離提純
由于離子液體具有其獨(dú)特的物理化學(xué)性能，非常適合于用作分離提純的溶劑。在此方面已有大量的報(bào)道，如利用離子液體從發(fā)酵液中提取回收丁醇；利用超臨界CO?從離子液體中提取非揮發(fā)性有機(jī)物等等。我國(guó)化學(xué)工作者鄧友全等在此方面也有一定的研究。他們首次將離子液體應(yīng)用到固-固分離領(lǐng)域中，以[BMIM]PF6作為分離牛磺酸和硫酸鈉固體混合物的浸取劑，有效地分離了牛黃酸，回收率高于97%，此方法具有很大的應(yīng)用價(jià)值。
電化學(xué)研究
由于離子液體具有導(dǎo)電性、難揮發(fā)、不燃燒、電化學(xué)穩(wěn)定電勢(shì)窗口比其它電解質(zhì)水溶液大很多等特點(diǎn)，因此，將離子液體應(yīng)用于電化學(xué)研究時(shí)可以減輕放電，作為電池電解質(zhì)使用溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于融熔鹽，離子液體已經(jīng)作為電解液應(yīng)用于制造新型高性能電池、太陽(yáng)能電池以及電容器等。例如，美國(guó)航空化學(xué)研究中心的Wilkes等研究的BIME電池中使用的室溫離子液體就是[EMIM]BF4；瑞士的Bonh?te研究了一系列利用室溫離子液體作為電解質(zhì)的太陽(yáng)能電池；McEewen等人將室溫離子液體應(yīng)用于電容器，這些研究都取得了一定的成果。
生產(chǎn)應(yīng)用
1、利用高離子傳導(dǎo)性、廣電位窗的用途
（1）電容、燃料電池、色素增感型太陽(yáng)電池等的電解質(zhì)
2、利用不揮發(fā)性、高耐熱性、不燃性的用途
（1）宇宙、真空下的媒體
（2）因?yàn)椴蝗夹浴⒉粨]發(fā)性，安全性高的高溫?zé)崦?/p>
（3）可再利用的反應(yīng)溶媒（干凈溶媒）
（4）軸承等潤(rùn)滑劑
前景
迄今為止，室溫離子液體的研究取得了驚人的進(jìn)展。北大西洋公約組織于2000年召開(kāi)了有關(guān)離子液體的專家會(huì)議；歐盟委員會(huì)有一個(gè)有關(guān)離子液體的3年計(jì)劃；日本、韓國(guó)也有相關(guān)研究的相繼報(bào)道。在我國(guó)，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所西部生態(tài)綠色化學(xué)研究發(fā)展中心、中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所離子液體北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北京大學(xué)綠色催化實(shí)驗(yàn)室、華東師范大學(xué)離子液體研究中心等機(jī)構(gòu)也開(kāi)展專門的研究。蘭州化學(xué)物理研究所、過(guò)程工程研究所已在該領(lǐng)域取得重大突破，率先制備了多種咪唑類離子液體潤(rùn)滑劑。
世界領(lǐng)先的離子液體開(kāi)發(fā)者—德國(guó)Solvent Innovation公司即將推出數(shù)以噸計(jì)的商品。Solvent Innovation公司也正在開(kāi)發(fā)一系列的離子液體，以取代對(duì)環(huán)境極有害的溶劑。其Ecoeng商標(biāo)的無(wú)鹵素離子液體出售量達(dá)1t的該系列包括1-烷基3-甲基咪唑硫酸酯來(lái)取代鹵化的溶劑。Ecoeng系列將提供更為綠色的產(chǎn)品和工藝，今后幾年內(nèi)僅有.2或3種離子液體達(dá)到數(shù)噸數(shù)量的工業(yè)生產(chǎn)，可育都是不含鹵族原子的。在波士頓美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的離子液體開(kāi)發(fā)組正討論其商業(yè)計(jì)劃。
離子液體正在以強(qiáng)勁的勢(shì)頭和嶄新的姿態(tài)開(kāi)始問(wèn)世。
離子液體由帶正電的離子和帶負(fù)電的離子組成，多指在低于100℃時(shí)呈液體狀態(tài)的熔鹽。北愛(ài)爾蘭皇后大學(xué)離子液體研究中心主任賽頓說(shuō)，從理論上講離子液體可能有1萬(wàn)億種，化學(xué)家可以從中選擇適合自己工作需要的離子液體。與典型的有機(jī)溶劑不一樣，離子液體一般不會(huì)成為蒸汽，所以在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)大氣造成污染的有害氣體，而且使用方便。更能引起化學(xué)家感興趣的是，離子液體可以反復(fù)多次使用。此外，用離子液體做催化劑還可加速化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。英國(guó)石油公司化學(xué)家莫蘭說(shuō)，如果英國(guó)石油公司在化工生產(chǎn)過(guò)程中采用離子液體，則可減少使用揮發(fā)性大的有機(jī)溶劑，降低對(duì)環(huán)境的污染，減少?gòu)U物的產(chǎn)生。
早在19世紀(jì)，科學(xué)家就在研究離子液體，但當(dāng)時(shí)沒(méi)有引起人們的廣泛興趣。20世紀(jì)70年代初，美國(guó)空軍學(xué)院的科學(xué)家威爾克斯開(kāi)始傾心研究離子液體，以嘗試為導(dǎo)彈和空間探測(cè)器開(kāi)發(fā)更好的電池。在研究中他發(fā)現(xiàn)，一種離子液體可用做電池的液態(tài)電解質(zhì)。到了20世紀(jì)90年代末，已有許多科學(xué)家參與離子液體的研究。有50多人參加了有關(guān)離子液體的研討會(huì)，美國(guó)化學(xué)會(huì)召開(kāi)的離子液體會(huì)議就有275人參加，會(huì)議同時(shí)收到了80篇論文。
離子液體的發(fā)明者梅斯等人發(fā)現(xiàn)，離子液體不僅是一種綠色溶劑，它還可用作新材料生產(chǎn)過(guò)程中的酶催化劑。威爾克斯還發(fā)現(xiàn)，離子液體還可以用于處理廢舊輪胎，回收其中的聚合物。科學(xué)家研究成果還表明，用離子液體可有效地提取工業(yè)廢氣中的二氧化碳。
與典型的有機(jī)溶劑不一樣，在離子液體里沒(méi)有電中性的分子，100%是陰離子和陽(yáng)離子，在負(fù)100℃至200℃之間均呈液體狀態(tài)，具有良好的熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，在很大程度上允許動(dòng)力學(xué)控制；對(duì)大多數(shù)無(wú)機(jī)化合物、有機(jī)化合物和高分子材料來(lái)說(shuō)，離子液體是一種優(yōu)良的溶劑；表現(xiàn)出酸性及氟銻磺酸性質(zhì)，使得它不僅可以作為溶劑使用，而且還可以作為某些反應(yīng)的催化劑使用，這些催化活性的溶劑避免了額外的可能有毒的催化劑或可能產(chǎn)生大量廢棄物的缺點(diǎn)；價(jià)格相對(duì)便宜，多數(shù)離子液體對(duì)水具有穩(wěn)定性，容易在水相中制備得到；離子液體還具有優(yōu)良的可設(shè)計(jì)性，可以通過(guò)分子設(shè)計(jì)獲得特殊功能的離子液體。總之，離子液體的無(wú)味、無(wú)惡臭、無(wú)污染、不易燃、易與產(chǎn)物分離、易回收、可反復(fù)多次循環(huán)使用、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，是傳統(tǒng)揮發(fā)性溶劑的理想替代品，它有效地避免了傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的使用所造成嚴(yán)重的環(huán)境、健康、安全以及設(shè)備腐蝕等問(wèn)題，為名副其實(shí)的、環(huán)境友好的綠色溶劑。適合于當(dāng)前所倡導(dǎo)的清潔技術(shù)和可持續(xù)發(fā)展的要求，已經(jīng)越來(lái)越被人們廣泛認(rèn)可和接受。
離子液體已經(jīng)在諸如聚合反應(yīng)、選擇性烷基化和胺化反應(yīng)、酰基化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、化學(xué)鍵的重排反應(yīng)、室溫和常壓下的催化加氫反應(yīng)、烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)、電化學(xué)合成、支鏈脂肪酸的制備等方面得到應(yīng)用，并顯示出反應(yīng)速率快、轉(zhuǎn)化率高、反應(yīng)的選擇性高、催化體系可循環(huán)重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。此外，離子液體在溶劑萃取、物質(zhì)的分離和純化、廢舊高分子化合物的回收、燃料電池和太陽(yáng)能電池、工業(yè)廢氣中二氧化碳的提取、地質(zhì)樣品的溶解、核燃料和核廢料的分離與處理等方面也顯示出潛在的應(yīng)用前景。
從理論上講離子液體可能有1萬(wàn)億種，化學(xué)家和生產(chǎn)企業(yè)可以從中選擇適合自己工作需要的離子液體。對(duì)離子液體的合成與應(yīng)用研究主要集中在如何提高離子液體的穩(wěn)定性,降低離子液體的生產(chǎn)成本，解決離子液體中高沸點(diǎn)有機(jī)化合物的分離以及開(kāi)發(fā)既能用作催化反應(yīng)溶劑，又能用作催化劑的離子液體新體系等領(lǐng)域。隨著人們對(duì)離子液體認(rèn)識(shí)的不斷深入，相信離子液體綠色溶劑的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用指日可待，并給人類帶來(lái)一個(gè)面貌全新的綠色化學(xué)高科技產(chǎn)業(yè)。
優(yōu)點(diǎn)
一、離子液體無(wú)味、不燃，其蒸汽壓極低，因此可用在高真空體系中，同時(shí)可減少因揮發(fā)而產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題；
二、離子液體對(duì)有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物都有良好的溶解性能，可使反應(yīng)在均相條件下進(jìn)行，同時(shí)可減少設(shè)備體積；
三、可操作溫度范圍寬（-40～300℃），具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，易與其它物質(zhì)分離，可以循環(huán)利用；
四、表現(xiàn)出 Lewis、Franklin 酸的酸性，且酸強(qiáng)度可調(diào)。
上述優(yōu)點(diǎn)對(duì)許多有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，如聚合反應(yīng)、烷基化反應(yīng)、酰基化反應(yīng)，離子溶液都是良好的溶劑。
特點(diǎn)
不揮發(fā)、不可燃、導(dǎo)電性強(qiáng)、室溫下離子液體的粘度很大（通常比傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑高1~3個(gè)數(shù)量級(jí)，離子液體內(nèi)部的分子間作用力與氫鍵的相互作用決定其粘度。）、熱容大、蒸汽壓小、性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)許多無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)化合物有良好的溶解性，在電化學(xué)、有機(jī)合成、催化、分離等領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。
在與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑和電解質(zhì)相比時(shí)，離子液體具有一系列突出的優(yōu)點(diǎn)：（1）液態(tài)范圍寬，從低于或接近室溫到300攝氏度以上，有高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性；（2）蒸汽壓非常小，不揮發(fā)，在使用、儲(chǔ)藏中不會(huì)蒸發(fā)散失，可以循環(huán)使用，消除了揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs，即volatile organic compounds）環(huán)境污染問(wèn)題，（3）電導(dǎo)率高，電化學(xué)窗口大，可作為許多物質(zhì)電化學(xué)研究的電解液；（4）通過(guò)陰陽(yáng)離子的設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)其對(duì)無(wú)機(jī)化合物、水、有機(jī)化合物及聚合物的溶解性，并且其酸度可調(diào)至最強(qiáng)酸。（5）具有較大的極性可調(diào)控性，粘度低，密度大，可以形成二相或多相體系，適合作分離溶劑或構(gòu)成反應(yīng)—分離耦合新體系；（6）對(duì)大量無(wú)機(jī)和有機(jī)物質(zhì)都表現(xiàn)處良好的溶解能力，且具有溶劑和催化劑的雙重功能，可以作為許多化學(xué)反應(yīng)溶劑或催化活性載體。由于離子液體的這些特殊性質(zhì)和表現(xiàn)，它被認(rèn)為與超臨界CO?和雙水相一起構(gòu)成三大綠色溶劑，具有廣闊的應(yīng)用前景。
研究成果
1914年合成出現(xiàn)最早的室溫離子液體硝酸乙基銨，直到1992年，Wikes領(lǐng)導(dǎo)的研究小組合成了低熔點(diǎn)、抗水解、穩(wěn)定性強(qiáng)的1-乙基3甲基咪唑氟硼酸鹽離子液體后，離子液體的研究開(kāi)始才得以迅速發(fā)展，隨后開(kāi)發(fā)了多系列的離子液體。這些離子液體主要是通過(guò)將一定的二烷基咪唑陽(yáng)離子（）和一些陰離子（如：）組合得到的，其物理性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)類似于體系室溫離子液體，卻不像氯化鋁體系那樣對(duì)水和空氣敏感，因此而被廣泛地開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。1996年Bonhote P.和Dias A.采用固定陰離子，即改變咪唑分子上不同的取代基的方法，系統(tǒng)的合成了一系列離子液體，制得35個(gè)咪唑離子液體，詳細(xì)介紹了許多合成方法及各種性質(zhì)如熔點(diǎn)、與水的溶解性、粘度、電導(dǎo)率、密度、折射率及隨t變化的測(cè)定。并得出以下三點(diǎn)結(jié)論；（1）非對(duì)稱的陽(yáng)離子比對(duì)稱性的陽(yáng)離子形成的離子液體有較低的熔點(diǎn)；（2）陰陽(yáng)離子之間如果形成氫鍵，熔點(diǎn)升高，粘度增大；（3）陽(yáng)離子帶長(zhǎng)鏈取代基的離子液體與有機(jī)溶劑的互溶性增加。
我國(guó)現(xiàn)狀
我國(guó)對(duì)離子液體的研究起步相對(duì)晚，2003年，在鄧友全教授的帶領(lǐng)下，中科院蘭州物理研究所成功地使用離子液體作為催化體系，用二氧化碳取代劇毒的光氣和一氧化碳等應(yīng)用于異氰酸酯中間體的合成，2005年，我國(guó)中科院過(guò)程工程研究所自主開(kāi)發(fā)成功了離子液體規(guī)模化制備清潔技術(shù)，解決了小規(guī)模制備原料成本高、合成過(guò)程復(fù)雜、溶劑和原料循環(huán)利用差、污染嚴(yán)重、轉(zhuǎn)化率低等問(wèn)題。2010年，成都華西化工研究所將離子液技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)煙氣治理，其自主開(kāi)發(fā)的離子液循環(huán)法脫除和回收煙氣中二氧化硫裝置充分發(fā)揮了離子液的優(yōu)點(diǎn)，脫硫率超過(guò)99.5%，而且成本低，無(wú)二次污染，為全球首套實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的基于離子液理論的煙氣治理工業(yè)裝置。
參考資料 >
什么是“離子液體”?.默尼化工科技（上海）有限公司.2024-02-21
離子液體.tcichemicals.com.2024-02-21
室溫離子液體：新型介質(zhì)與材料.中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所.2024-02-21