含离子性液体的结构体制造技术

本发明专利技术涉及含离子性液体的结构体，其为含有由一对阳离子及阴离子构成的离子性液体的结构体，前述阴离子的HOMO能级高于前述阳离子的LUMO能级，前述阴离子的HOMO能级与前述阳离子的LUMO能级之差为0.2a.u以上。子的LUMO能级之差为0.2a.u以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含离子性液体的结构体


[0001]本专利技术涉及含离子性液体的结构体。

技术介绍

[0002]近年来，在各种领域中，为了从混合气体中分离并回收所期望的气体而利用了气体分离膜。例如，为了从包含二氧化碳的混合气体中选择性地分离二氧化碳，研究了二氧化碳的透过性、及选择性优异的气体分离膜，在下述非专利文献1中，研究了使离子液体担载于多孔质体而成的气体分离膜中的、离子液体的气体吸收特性和气体分离性能。根据非专利文献1，离子液体显示优异的CO2吸收特性，能够降低在以往的分子性吸收液中被当作课题的由吸收液的挥发导致的损失、曝露、火灾等的风险，因此离子液体作为环境负荷少的吸收液而受到期待。记载了使离子液体含浸于多孔质材料而成的液体支承膜与以往的高分子膜相比，成为显示同等以上的CO2透过选择性的气体分离膜。
[0003]现有技术文献
[0004]非专利文献
[0005]非专利文献1：“离子液体的气体吸收特性及向气体分离技术的应用”，表面技术，Vol.67，No.2，90(2016)，pp.26
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技术实现思路

[0006]专利技术所要解决的课题
[0007]为了从混合气体中高效地分离特定的气体，要求开发兼具高选择性和高透过性的气体分离膜。
[0008]鉴于如上所述的课题，本专利技术的一个目的在于提供，可作为兼具高选择性和高透过性的气体分离膜来使用的含离子性液体的结构体。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]本申请的专利技术人为了解决上述课题而反复进行了深入研究，结果发现，通过使构成离子性液体的阴离子和阳离子为特定的离子，能够解决上述课题，从而完成了本专利技术。
[0011]即，本专利技术的课题可通过下述〔1〕～〔4〕来达成。
[0012]〔1〕
[0013]含离子性液体的结构体，其为含有由一对阳离子及阴离子构成的离子性液体的含离子性液体的结构体，前述阴离子的HOMO能级高于前述阳离子的LUMO能级，前述阴离子的HOMO能级与前述阳离子的LUMO能级之差为0.2a.u以上。
[0014]〔2〕
[0015]如〔1〕所述的含离子性液体的结构体，其中，前述阳离子具有至少一个NH结构。
[0016]〔3〕
[0017]如〔1〕或〔2〕所述的含离子性液体的结构体，其中，前述离子性液体的分子量为400以下。
[0018]〔4〕
[0019]如〔1〕～〔3〕中任一项所述的含离子性液体的结构体，其中，前述含离子性液体的结构体为担载有前述离子性液体的膜，二氧化碳的透过系数P
CO2
为2000Barrer以上。
[0020]专利技术的效果
[0021]根据本专利技术，能够提供可作为兼具高选择性和高透过性的气体分离膜来使用的含离子性液体的结构体。因此，能高效地对混合气体进行分离。
具体实施方式
[0022]以下，对本专利技术的实施方式进行详细说明。
[0023]＜含离子性液体的结构体＞
[0024]本专利技术的一实施方式涉及的含离子性液体的结构体是含有由一对阳离子及阴离子构成的离子性液体的结构体，前述阴离子的HOMO能级高于前述阳离子的LUMO能级，前述阴离子的HOMO能级与前述阳离子的LUMO能级之差为0.2a.u以上。
[0025]根据本实施方式涉及的含离子性液体的结构体，由于兼具高选择性和高透过性，因此在作为气体分离膜来使用时能够高效地对混合气体进行分离。本实施方式涉及的含离子性液体的结构体尤其对于二氧化碳等酸性气体兼具高选择性和高透过性，因此，能够将混合气体中包含的仅二氧化碳高效地分离，可用于CO2选择透过膜这样的用途。
[0026](离子性液体)
[0027]本实施方式中使用的离子性液体(以下，有时称为特定离子性液体)由一对阴离子和阳离子构成，阴离子的HOMO能级高于阳离子的LUMO能级，阴离子的HOMO能级与阳离子的LUMO能级之差(以下，有时称为“能隙”)为0.2a.u以上。
[0028]通过使能隙为0.2a.u以上，从而阴离子与阳离子间的静电相互作用降低，可得到兼具高选择性和高透过性的含离子性液体的结构体。通过使能隙为0.2a.u以上，从而可促进从阴离子向阳离子的电子迁移，其结果是，阴离子与阳离子间的静电相互作用降低。认为该静电相互作用的降低诱发离子性液体中的二氧化碳的扩散的活化能的降低，因此，二氧化碳的透过性变高。另一方面，认为本专利技术的离子性液体对于二氧化碳具有高选择性的原因在于，离子性液体中包含的NH基与二氧化碳进行相互作用，结果，可促进二氧化碳的选择性的溶解，有助于二氧化碳的高选择性。
[0029]从阴离子与阳离子的相互作用的观点考虑，能隙优选为0.20a.u以上，更优选为0.21a.u以上，进一步优选为0.22a.u以上。
[0030]本实施方式涉及的离子性液体的能隙(
△
E
HOMO
‑
LUMO
)如上所述，为从构成离子性液体的阴离子的HOMO能级减去阳离子的LUMO能级而得到的值。此处，能级的值是利用Gaussian公司制的量子化学计算程序Gaussian09、通过采用了Becke型3参数密度泛函法(B3LYP)的结构优化计算而求出的值。此时，可以使用6
‑
31G(d)作为基底函数，其他以默认条件来实施计算。具体而言，利用Gaussian公司提供的GaussView等分子结构建模程序，制成计算前的分子的初始结构。此时，为了避免原子间的碰撞，优选进行简易的结构修正。对于该结构修正而言，在利用GaussView的情况下，对呈对称的分子模型执行Clean功能即可。对于这样制成的阴离子分子和阳离子分子的初始结构，在Gaussian09的计算条件设定时的Route Section中输入#opt b3lyp/6
‑
31G(d)geom＝connectivity，执行计算，由此可输出
阴离子的HOMO能级和阳离子的LUMO能级。可以由这些输出值算出
△
E
HOMO
‑
LUMO
。
[0031]对于本实施方式涉及的离子性液体而言，只要能隙在上述范围内，就没有特别限定，可以使用以往已知的离子性液体。离子性液体优选为具有热稳定性、低蒸气压、并且在大气环境下也不会挥发而能够稳定地保存的离子性液体，更优选于25℃为液体的熔融盐(常温熔融盐)。
[0032]本实施方式中，作为具体的离子性液体，只要能隙在特定的范围内，就没有特别限制，可以根据含离子性液体的结构体所适用的用途等而适当地选择合适的离子性液体。
[0033]作为前述离子性液体，优选为含氮鎓盐、含硫鎓盐、或含磷鎓盐中的任一者，更优选地，可优选使用由下述通式(C1)～(C5)表示的有机阳离子成分、和阴离子成分形成的离子性液体。利用具有这些阳离子的离子性液体，还可得到优异的抗静电能力。
[0034][化学式1]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.含离子性液体的结构体，其为含有由一对阳离子及阴离子构成的离子性液体的含离子性液体的结构体，所述阴离子的HOMO能级高于所述阳离子的LUMO能级，所述阴离子的HOMO能级与所述阳离子的LUMO能级之差为0.2a.u以上。2.如权利要求1所述的含离子性液体的结构体，其中，所述阳离子具有至少一个NH结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：岛津彰，前田和久，井原辉一，木村直道，伊藤悠里，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：