新型共晶溶剂制造技术

本发明专利技术公开了一种新型共晶溶剂(NES)，其包含一种或更多种甲磺酸衍生物、一种或更多种铵盐和一种或更多种氢键供体。所公开的NES的特点是例如低冰点和共晶点、低粘度、可忽略的蒸汽压、不挥发、较低的水含量、高电势窗口、高热稳定性、高溶解度、长保质期、高可回收性、高生物降解性、高离子特性、空气和水分稳定性、非腐蚀性、非致诱变性、经济、不易燃等，因此具有更广泛的应用。更广泛的应用。更广泛的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】新型共晶溶剂


[0001]本专利技术总体上涉及化学溶剂，且更具体地涉及一种包含甲磺酸的衍生物的新型共晶溶剂。该新型共晶溶剂具有广泛的应用前景。

技术介绍

[0002]溶剂是溶解溶质的化学物质，在化学、制药、油气工业等具有多种应用，用于多种过程和应用，包括但不限于电化学应用、化学合成、电镀、纯化过程等。溶剂的应用通常涉及它们的大量使用。通常，溶剂构成特定应用/过程中使用的化学品的总体积的约80％。
[0003]在工业中使用的包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯等在内的传统溶剂毒性强、有挥发性、刺激性、致癌性、致突变性、成本高、难以进行电化学应用、化学合成、电镀处理，对电化学应用、化学合成、电镀、纯化过程的纯化过程使它们不适合大规模工业应用。因此，长期以来，人们一直在寻找、实验、专利技术、开发和改进传统溶剂的可能的替代品。
[0004]人们不时提出各种替代方案。然而，由于动力学(反应进行的反应速率)缓慢、效率低和资本性成本高，它们的应用仍然有限。
[0005]化学工业中使用的有毒溶剂可以简单地被危害较小的有机溶剂如乙醇所取代；然而，这样的替代会导致合成限制，而且不经济。
[0006]为了寻找绿色和可持续的替代溶剂作为传统溶剂的替代品，几十年来，人们已经对离子液体进行了研究和实验。已经发现，一些离子液体由于其不寻常的物理和化学特性，例如宽电化学电势窗口、高离子电导率、可忽略的蒸汽压力、溶剂保持液态的宽温度范围、出色的热稳定性、对有机和无机分子二者的可调节溶解度以及很大的合成灵活性，成为了传统溶剂的突出替代品。此外，室温离子液体(RTIL)的发现增加了离子液体作为溶剂的应用。Siddhartha Pandey发表于Analytica Chimica Acta 556(2006)38
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45的题为“Analytical applications of room
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temperature ionic liquids:A review of recent efforts”的综述文章doi:10.1016/j.aca.2005.06.038详细提到了RTIL的潜力。
[0007]尽管如此，离子液体具有其自身的局限性和缺点。离子液体大多由石化资源制造，而且大多数生产途径需要卤素原子的参与。在离子液体中使用卤素组分是不期望的，因为水解稳定性低、毒性高。与传统溶剂相比，RTIL的进一步生产成本是扩大其工业应用的真正限制。此外，还观察到常见离子液体的另外一些缺点，诸如溶质溶解度有限、高粘度、低生物降解性和高处理成本等。Dongbin Zhao等人发表于clean杂志的题为“Toxicity of Ionic Liquids”的综述文章，DOI:10.1002/clen.200600015，提到了离子液体的毒性。
[0008]2003年，Abbott等人提出了一类新的离子液体，称为共晶溶剂(ES)，也被广泛称为深共晶溶剂(Deep Eutectic Solvent)，它含有摩尔比为1:2的季铵盐如氯化胆碱和尿素。
[0009]ES是熔点远低于合成溶剂时复合的相应化合物的熔点的共晶液体。ES是通过将路易斯或布朗斯台德酸和碱与不同的阳离子和阴离子物类混合而形成的。Emma L.Smith等人发表于美国化学学会出版的Chemical Reviews的题为“Deep Eutectic Solvents(DESs)and Their Applications”的综述报告dx.doi.org/10.1021/cr300162p|Chem.Rev.2014,
114,11060
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11082已经讨论了多种现有ES的多个方面。Justyna等人发表于Microchemical Journal的题为“Deep eutectic solvents vs ionic liquids:Similarities and differences”的另一篇综述报告https://doi.org/10.1016/j.microc.2020.105539已经比较了离子液体与共晶溶剂的特征。
[0010]通常可得的ES是季铵盐与多种氢键供体化合物以特定摩尔比复合的混合物。所得ES的纯度取决于相应的单个组分的纯度。ESs易于以具有成本效益的方式制造，且不涉及任何纯化后问题，并且与传统溶剂和现有的离子溶剂相比，被认为是易于处置的。在环境温度下，ES优选是液体。由于ES作为溶剂的巨大潜力和工业应用，人们对将其作为替代性绿色溶剂的兴趣正在迅速增加。此外，已经发现ES在吸收二氧化碳方面的应用，但这仍处于初级阶段，有很大的改进空间。
[0011]然而，像化学工业中使用的其他溶剂一样，现有的ES也有其局限性。在现有ES的合成中使用多种季铵盐是常见的；然而，大多数季铵盐是有毒的。通常，组分被储存在真空中，并在用于制备ES前需要干燥。而在制备常见的现有ES时，组分被混合并在100℃左右缓慢加热8
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10小时，并需要储存在真空中。大多数ES的性质是非常粘稠的，并且难以处理。在制造工艺和制造ES所需的时间方面有很多改进/修正的余地。此外，现有的ES需要特殊的储存安排，以保持其特性。因此，需要一种新型ES，以解决现有ES存在的局限性并具有改进的期望的特点，如低冰点和共晶点、低粘度、可忽略的蒸汽压、不挥发、较低的水含量、高电势窗口、高热稳定性、高溶解度、长保质期、高可回收性、高生物降解性、高离子特性、空气和水分稳定性、非腐蚀性、非致诱变性、经济、不易燃等，因此具有更广泛的应用。

技术实现思路

[0012]本专利技术公开了一种新型ES(Novel ES，NES)，它解决了现有ES的局限性，并且相比于现有ES具有上述期望的改进特性并具有更广泛的应用。
[0013]所述NES包含一种或更多种甲磺酸衍生物，其选自甲磺酸与多种金属离子的盐，所述金属离子选自由锰、锌、铈、镍、钛、铜、钠、钾和钙组成的组；具有通式NH4X的一种或更多种铵盐，其中X可以选自由氯、甲磺酸根、乙酸根、硫酸根、三氟甲磺酸根、三甲磺酸根组成的组；一种或更多种氢键供体，其选自由尿素、硫脲、甘油、草酸、乙酸、乙二醇、乙酰胺、苯甲酰胺、己二酸、苯甲酸、柠檬酸组成的组；其中甲磺酸衍生物、铵盐和氢键供体的摩尔比在0.5
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3:2
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7:8
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13的范围内。所述NES具有范围在0.1
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3.5V的电势窗口和范围在10
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90mS/cm的电导率。此外，所述NES具有范围在1
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60mPa.s的粘度。NES在环境压力下在低至5℃的温度保持为液体。
附图说明
[0014]图1：实施例1的NES在三电极系统上的循环伏安曲线，扫描速率为1mV/s。
[0015]图2.实施例1的NES在2.5mA/cm2电流的不对称碳钢/Zn设置中的电压
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时间电化学稳定性和电镀特征。
[0016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】1.一种新型共晶溶剂，其特征在于，包含：一种或更多种甲磺酸衍生物，其选自甲磺酸与多种金属离子的盐，所述金属离子选自由锰、锌、铈、镍、钛、铜、钠、钾和钙组成的组；具有通式NH4X的一种或更多种铵盐，其中X可以选自由氯、甲磺酸根、乙酸根、硫酸根、三氟甲磺酸根、三甲磺酸根组成的组；一种或更多种氢键供体，其选自由尿素、硫脲、甘油、草酸、乙酸、乙二醇、乙酰胺、苯甲酰胺、己二酸、苯甲酸、柠檬酸组成的组。2.根据权利要求1所述的新型共晶溶剂，其特征在于，其中甲磺酸衍生物、铵盐和氢键供体的摩尔比在0.5
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【专利技术属性】
技术研发人员：布林丹图拉尚，阿西娅伯诺谢赫，苏曼特拉查卡拉巴提，
申请(专利权)人：离网能源实验室公司，
类型：发明
国别省市：