一类由可改变氧化态的物质与电解质共混的电致酸及其应用制造技术

一类由可改变氧化态的物质与电解质共混的电致酸及其在用于诱发化学反应或/和性质及性能改变中的应用，属于功能材料技术领域。该物质能通过在电场作用下自身酸性的可逆或不可逆变化，来引起与其接触的其它物质发生化学反应或/和性质及性能的变化。我们在实践中发现，含有N‑H的一类可改变氧化态的物质，当其与电解质共同使用时，在电场的作用下，其N‑H的酸性会随着自身氧化态的升高而明显增加，可以用作原位即生的酸来使用。这里所述的可改变氧化态的物质是由满足下列化学结构通式Ⅰ或Ⅱ或Ⅲ之一所示的化合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能材料
，具体涉及一类由可改变氧化态的物质与电解质共混的电致酸及其在用于诱发化学反应或/和性质及性能改变中的应用。该物质能通过在电场作用下自身酸性的可逆或不可逆变化，来引起与其接触的其它物质发生化学反应或/和性质及性能的变化。
技术介绍
利用酸碱反应来诱导物质的化学和物理性质的变化在现实生活中十分普遍，如pH试剂、酸碱响应的收缩材料等等，我们把就有具有这种性质的材料(反应)，称为酸碱响应材料(反应)。因此酸碱响应材料(反应)是指受到酸(碱)刺激时，材料(反应)A可以转化为性质(或者性能)完全不同的材料(反应)B。酸碱响应材料的种类繁多，已经被广泛地应用于pH指示剂，多功能响应材料，可视化的传感器等领域。可以说，酸碱响应材料(反应)是响应材料(反应)研究得最充分，种类最丰富，性能最完善的一类响应材料。正如上文所述，酸碱响应材料(反应)的稳定性，光学性质，以及种类都是其它响应材料无法超越的。而制约酸碱响应材料(反应)发展的主要因素为刺激方式本身的限制。由于每次调节材料(反应)酸碱性都需要引入外来新的化合物(酸或者碱)，无法在独立或者封闭体系内实现变色现象，以及酸碱本身带来的环境污染也是不可忽视的，因此现在大量的酸碱变色材料大多无法用于实际生活中。尤其是在密闭的和有限空间内，亟待找到特殊替代品能够根据需求原位生成所需的酸或碱，特别是需要开发出有足够化学稳定性的即生酸碱替代品，使之能够用于随心所欲地可逆调节局部的酸碱性。已经开始被研究的可以代替化学酸碱刺激的方式和方法主要包括：热致酸/热致碱(thermoacid/thermobase)、光致酸/光致碱(photoacid/photobase)等等。其中热致酸主要是指当温度改变时能够产生酸的化合物；光致酸，主要是指在光刺激下，能够释放质子或者诱导质子转移的化合物。但是作为最常用的刺激手段和最常用的能源——电一直无法代替酸/碱。尽管多年来人们对此项特殊需求孜孜以求，至今市场上尚无真正满足需求的能够实现用电原位即生酸或碱的替代品。
技术实现思路
本专利技术将一类可改变氧化态的物质与电解质共混，来作为电诱导原位的即生酸(这种现
象简称为电致酸)，并用以诱发与其接触的其它物质发生化学反应或(/和)性质及性能的变化。在液体或固体媒介中，这类可改变氧化态的物质能在不同方向的电场或电流作用下发生可逆(或不可逆)的氧化还原的同时并伴随自身酸性的变化，进而诱发与其接触的其它物质发生化学反应或(/和)化学或(/和)物理性质及性能的变化。我们在实践中发现，含有N-H的一类可改变氧化态的物质，当其与电解质共同使用时，在电场的作用下，其N-H的酸性会随着自身氧化态的升高而明显增加，可以用作原位即生的酸来使用。这里所述的可改变氧化态的物质是由满足下列化学结构通式Ⅰ或Ⅱ或Ⅲ之一所示的化合物：Y是O原子、S原子、NH或者NR1中的一种；这里所述的R1取代基，分别选自C1-C24间的烷基、C1-C24间的取代烷基、C1-C24间的烷氧基、含C1-C24的酰基、C6-C24间的芳基、同时含有芳环和烷烃的C7-C24间的基团等中的一种；Ar是含C6-C24的芳香环或者取代芳香环中的一种，其中芳香环可以选自苯、萘、蒽、菲、芴、芘、苝、荧蒽、醋菲烯、苯并苊、六苯并苯、并四苯、并五苯等中的一种。X1、X2、X3、X4是H或C1-C24间的烷基、C1-C24间的取代烷基、C1-C24间的烷氧基、含C1-C24的酰基、C6-C24间的芳基、同时含有芳环和烷烃的C7-C24间的基团等中的一种。这里所说的电解质可以是任何盐类，尤其是含一价金属离子的无机或有机金属盐类/、或离子液体。所述含一价金属离子的无机或有机金属盐类，选自Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、Ag等中的一种。所述离子液体，主要选自四烃基季铵盐离子液体、四烃基膦盐离子液体、三烃基锍鎓盐离子液体、N-烃基咪唑鎓盐离子液体、N-烃基吡啶盐离子液体、N-双烃基吡咯烷鎓盐离子液体、至少含一个杂原子(S、N、P)的C4-C60离子液体。具体说来，所述的离子液体可选自以下的一种：丁基三甲基铵双(三氟甲磺酰)亚胺、三丁基甲基二丁基磷酸铵、三丁基甲基氯化铵、三丁基甲基甲基碳酸铵、三乙基甲基二丁基磷酸铵、三氟甲基磺酸四乙基铵、三辛基甲基硫酸氢铵、乙基二甲基丙基铵双(三氟甲基磺酰)亚胺、二乙基甲基-(2-甲氧乙基)铵基双(三氟甲磺酰基)酰亚胺、十七氟辛磺酸四丁基铵、四丁基亚硝酸铵、四丁基氢氧化铵、四丁基甲磺酸铵、四丁基铵双三氟甲烷磺酰亚胺、四丁基铵琥珀酰亚胺、四己基硫酸氢铵、四己基碘化铵、四庚基氯化铵、四庚基溴化铵、四正丁铵
三碘盐、四氟硼酸四己基铵、四氯十二烷基铵、四溴十二烷基铵、四甲基氢氧化铵、四癸基溴化铵、四辛基氯化铵、甲基三丁基硫酸铵甲酯、甲基三(十八烷基)溴化铵、甲基三辛基硫代水杨酸铵、甲基-三辛基铵双(三氟甲基磺酰)亚胺、2-羟乙基-三甲基铵L-(+)-乳酸盐、2-羟基-N,N-二(2-羟乙基)-N-甲基乙铵硫酸甲酯盐、苄基二甲基十四烷基氯化铵、苯甲酸四丁基铵、苯硫酚四丁基铵、醋酸胆碱、1-丁基溴化吡啶、1-丁基-4-甲基吡啶六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基吡啶双(三氟甲磺酰)亚胺、1-丁基-4-甲基吡啶四氟硼酸盐、1-丁基-4-甲基碘化吡啶、1-乙基吡啶鎓四氟硼酸酯、1-(3-氰丙基)氯化吡啶、3-甲基-1-丙基吡啶双(三氟甲基磺酰)亚胺、1-丁基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、4-(3-丁基-1-咪唑)-1-丁烷磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟锑酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1-丁基-3-甲基咪唑氯化物、1-丁基-3-甲基咪唑溴化物、1-丁基-3-甲基咪唑甲磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸甲酯、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸辛酯、1-丁基-3-甲基咪唑碘化物、1-丁基-3-甲基咪唑碳酸氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯、1-丁基-3-甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氯铝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓甲苯磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1,2,3-三甲基咪唑甲磺酸、1-丙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚胺、1-乙基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑鎓四氟硼酸酯、1-乙基-2,3-二甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑鎓乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑L-(+)-乳酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑二丁基磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑二氨腈、1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑啉双(五氟乙基磺酰基)亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑1,1,2,2-四氟乙基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一类由可改变氧化态的物质与电解质共混的电致酸，其特征在于：可改变氧化态的物质为化学结构通式Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ之一所示的化合物，Y是O原子、S原子、NH或者NR1中的一种；R1分别选自C1‑C24间的烷基、C1‑C24间的取代烷基、C1‑C24间的烷氧基、含C1‑C24的酰基、C6‑C24间的芳基、同时含有芳环和烷烃的C7‑C24间的基团中的一种；Ar是含C6‑C24的芳香环或者取代芳香环中的一种，其中芳香环可以选自苯、萘、蒽、菲、芴、芘、苝、荧蒽、醋菲烯、苯并苊、六苯并苯、并四苯、并五苯中的一种。X1、X2、X3、X4是H或C1‑C24间的烷基、C1‑C24间的取代烷基、C1‑C24间的烷氧基、含C1‑C24的酰基、C6‑C24间的芳基、同时含有芳环和烷烃的C7‑C24间的基团中的一种；电解质是含一价金属离子的无机或有机金属盐类，四烃基季铵盐有机盐或者无机盐，或离子液体。

【技术特征摘要】
1.一类由可改变氧化态的物质与电解质共混的电致酸，其特征在于：可改变氧化态的物质为化学结构通式Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ之一所示的化合物，Y是O原子、S原子、NH或者NR1中的一种；R1分别选自C1-C24间的烷基、C1-C24间的取代烷基、C1-C24间的烷氧基、含C1-C24的酰基、C6-C24间的芳基、同时含有芳环和烷烃的C7-C24间的基团中的一种；Ar是含C6-C24的芳香环或者取代芳香环中的一种，其中芳香环可以选自苯、萘、蒽、菲、芴、芘、苝、荧蒽、醋菲烯、苯并苊、六苯并苯、并四苯、并五苯中的一种。X1、X2、X3、X4是H或C1-C24间的烷基、C1-C24间的取代烷基、C1-C24间的烷氧基、含C1-C24的酰基、C6-C24间的芳基、同时含有芳环和烷烃的C7-C24间的基团中的一种；电解质是含一价金属离子的无机或有机金属盐类，四烃基季铵盐有机盐或者无机盐，或离子液体。2.如权利要求1所述的一类由可改变氧化态的物质与电解质共混的电致酸，其特征在于：电解质是含一价金属离子Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、Ag的无机或有机金属盐类中的一种。3.如权利要求2所述的一类由可改变氧化态的物质与电解质共混的电致酸，其特征在于：离子液体是四烃基季铵盐离子液体、四烃基膦盐离子液体、三烃基锍鎓盐离子液体、N-烃基咪唑鎓盐离子液体、N-烃基吡啶盐离子液体、N-双烃基吡咯烷鎓盐离子液体、至少含一个杂原子S、N、P的C4-C60离子液体中的一种。4.如权利要求3所述的一类由可改变氧化态的物质与电解质共混的电致酸，其特征在于：离子液体是丁基三甲基铵双(三氟甲磺酰)亚胺、三丁基甲基二丁基磷酸铵、三丁基甲基氯化铵、三丁基甲基甲基碳酸铵、三乙基甲基二丁基磷酸铵、三氟甲基磺酸四乙基铵、三辛基甲基硫酸氢铵、乙基二甲基丙基铵双(三氟甲基磺酰)亚胺、二乙基甲基-(2-甲氧乙基)铵基双(三氟甲磺酰基)酰亚胺、十七氟辛磺酸四丁基铵、四丁基亚硝酸铵、四丁基氢氧化铵、四丁基甲磺酸铵、四丁基铵双三氟甲烷磺酰亚胺、四丁基铵琥珀酰亚胺、四己基硫酸氢铵、四己基碘化铵、四庚基氯化铵、四庚基溴化铵、四正丁铵三碘盐、四氟硼酸四己基铵、四氯十二烷基铵、四溴十二烷基铵、四甲基氢氧化铵、四癸基溴化铵、四辛基氯化铵、甲基三丁基硫酸铵甲酯、甲基三(十八烷基)溴化铵、甲基三辛基硫代水杨酸铵、甲基-三辛基铵双(三氟甲
\t基磺酰)亚胺、2-羟乙基-三甲基铵L-(+)-乳酸盐、2-羟基-N,N-二(2-羟乙基)-N-甲基乙铵硫酸甲酯盐、苄基二甲基十四烷基氯化铵、苯甲酸四丁基铵、苯硫酚四丁基铵、醋酸胆碱、1-丁基溴化吡啶、1-丁基-4-甲基吡啶六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基吡啶双(三氟甲磺酰)亚胺、1-丁基-4-甲基吡啶四氟硼酸盐、1-丁基-4-甲基碘化吡啶、1-乙基吡啶鎓四氟硼酸酯、1-(3-氰丙基)氯化吡啶、3-甲基-1-丙基吡啶双(三氟甲基磺酰)亚胺、1-丁基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、4-(3-丁基-1-咪唑)-1-丁烷磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟锑酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1-丁基-3-甲基咪唑氯化物、1-丁基-3-甲基咪唑溴化物、1-丁基-3-甲基咪唑甲磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸甲酯、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸辛酯、1-丁基-3-甲基咪唑碘化物、1-丁基-3-甲基咪唑碳酸氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯、1-丁基-3-甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氯铝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓甲苯磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1,2,3-三甲基咪唑甲磺酸、1-丙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚胺、1-乙基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑鎓四氟硼酸酯、1-乙基-2,3-二甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑鎓乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑L-(+)-乳酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑二丁基磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑二氨腈、1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑啉双(五氟乙基磺酰基)亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑1,1,2,2-四氟乙基磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氯铝酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑甲基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑甲基磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓对甲苯磺酰盐、1-乙基-3-甲基溴化咪唑、1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓、1,3-二乙氧基咪唑鎓六氟磷酸盐、1,3-二乙氧基咪唑鎓双(三氟甲磺酰)亚胺、1,2-二甲基-3-丙基咪唑三(三氟甲基磺酰)甲基化物、1,2-二甲基-3-丙基咪唑双(三氟甲基磺酰)亚胺、1,3-二甲基咪唑二甲基膦、1,3-二甲基咪唑啉甲烷磺酸盐、1,3-二甲基咪唑鎓甲基硫酸盐、1,3-二甲氧基咪唑鎓六氟磷酸盐、1,3-二甲氧基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰)亚胺、1,3-二甲氧基-2-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1,3-二甲氧基-2-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰)亚胺、1,3-二羟基-2-甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰)亚胺、1,3-二羟基咪唑鎓双(三氟甲磺酰)亚胺、1-十二烷基-3-甲基咪唑碘化物、1,3-双(3-氰丙基)氯化咪唑鎓、1,3-双(氰甲基)咪唑鎓双(三氟甲基磺酰)亚胺、1,3-双(氰甲基)氯化咪唑鎓、1-己基-3-甲基三氟甲烷磺酸咪唑鎓、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-己基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰)亚胺、1-己基-3-甲基氯化咪唑鎓、氯化1-丁基-2,3-二甲基咪
\t唑鎓、氯化1-乙基-2,3-二甲基咪唑鎓、氯化1-乙基-3-甲基咪唑鎓、氯化1-苄基-3-甲基咪唑鎓、1-(3-氰丙基)-3-咪唑鎓二氰胺、1-(3-氰丙基)-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰胺、1-(3-氰丙基)-3-甲基氯化咪唑鎓、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺、1-烯丙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-甲基-3-丙基咪唑甲基碳酸酯、1-甲基-3-丙基碘化咪唑鎓、1-甲基-3-乙烯基咪唑碳酸甲酯、1-甲基咪唑鎓硫酸氢盐、1-甲基氯化咪唑鎓、1-甲基-3-辛基咪唑三氟甲磺酸盐、1-甲基-3-辛基咪唑四氟硼酸盐、1-甲基-3-辛基氯化咪唑鎓、1-癸基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、癸基甲基氯化咪唑、碘化1-己基-3-甲基咪唑、1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑鎓二氰胺、1-苄基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-苄基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1-丁基-3-甲基咪唑氯化物、1-丁基-3-甲基咪唑甲磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸甲酯、1-丁基-3-甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓安，张宇模，张蔚然，刘国杰，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22