聚离子液体合成及性能研究文献综述

 2022-01-09 06:01

全文总字数:4825字

文献综述

文 献 综 述

1 选题背景及意义

1.1 选题背景

离子液体(ionic liquids,ILs)是一种在室温或近于常温的条件下完全由液态离子组成的有机熔融盐[1]。因其所具有较低的蒸气压、较广的液态范围、较高的导电率、较好的溶解能力、优秀的热稳定性和化学稳定性等优点,在合成、催化、电化学、生物医药及高分子等领域具有广泛的运用,是一个运用前景广阔的热点研究方向[2]

离子液体种类众多,较常见的一般由有机阳离子和无机阴离子组成[3]。常见的阳离子主要为以下四种:(1)烷基取代的吡啶阳离子;(2)烷基取代的咪唑阳离子;(3)烷基季磷阳离子;(4)烷基季铵阳离子。同时根据阴离子的不同可将离子液体分为单核和多核两大类:单核阴离子如N(CF3SO2)2-、N(C2F5SO2)2-、PF6-、CH3COO-、CF3CO2-、BF4-、C(CF3SO2)3-、CH3SO3-、N(FSO2)2-等,结构相对较稳定,近来发展迅速;多核类阴离子由对应的酸制成,如Au2Cl7-、Sb2F11-、Fe2Cl7-、CuCl3-、Al2Cl7-,通常这些阴离子在水和空气中不稳定[4]。常见阴阳离子一般如图1,通过改变阴阳离子进行组合就能形成功能不同的离子液体以满足不同的需求。

图1 常见离子液体的阴离子和阳离子

Ohno在1998年首次提出离子液体单体作为重复单元通过高分子链形成高分子网络结构可以形成聚离子液体(poly (ionicliquids),PILs)[5]。聚离子液体克服离子液体流动性的缺点,具有了离子液体和聚合物的双重优势,受到研究人员的高度重视并成为近来的研究热点之一[6,7]

聚离子液体根据化学结构可以划分为聚阳离子型离子液体(polycation)、聚阴离子型离子体(polyanion)、两性聚离子液体(amphoter),具体结构如图2所示。两种方式都包括合成单体的离子液体和单体被聚合后的高聚物两个部分[7]。聚阴离子型离子液体和聚阳离子型离子液体同普通聚电解质一样表现出聚电解质效应,而两性聚离子液体则表现反聚电解质效应。在前者体系中,分子结构只含单一的正或负电荷,分子内作用力主要为分子主链的静电斥力,外加的盐离子减弱了带电基团延主链的排斥作用,使主链更加卷曲,减小了流体力学体积从而减少了粘度,表现出聚电解质的性质;后者分子同时包含正负两种电荷,分子内作用力主要为静电引力,外加盐离子将屏蔽和破坏带电基团和主链的缔合使粘度升高,表现反聚电解质性质[10]

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