一种季铵盐离子液体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种季铵盐离子液体及其制备方法与应用，该季铵盐离子液体的分子结构通式为下述(I)：(I)式中，R为-CH2-O-R1或-CH2-O-R1-R2，其中，R1为C1～C5烷基，R2为C1～C6烷氧基；Y为BF4-、PF6-、(CF3SO2)2N-、CF3SO3-、(FSO2)2N-中的至少一种。本发明专利技术的季铵盐离子液体，含有上述的阳离子和阴离子，使得该季铵盐离子液体非挥发性或“零”蒸汽压，宽的电化学窗口，良好的离子导电和导热性，高热稳定性，且环境友好，具有良好的溶解力和安全性能；同时，该季铵盐离子液体制备方法工艺简单，提高了生产效率，降低了生产成本，利于大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及季铵化合物，具体地说是一种季铵盐离子液体及其制备方法和应用。
技术介绍
离子液体(Ionic liquids)是指在室温范围内(一般为100°C以下)呈液态，由有机阳离子和无机阴离子(或有机阴离子)构成的。离子液体具有可调性，根据不同需要改变其阴阳离子结构可以达到设计者的目的，因而离子液体被称为设计者的溶剂。季铵盐是一种重要的化工原料，它被广泛应用于日用化工、医药、纺织、印染、采矿、塑料加工、石油开采和石油化工等领域，为此人们进行了系列季铵盐制备技术的研究与开发。早在1914年就发现了第一个离子液体一硝基乙胺，但其后该领域的研究进展缓慢。直到1992年，Wikes领导的研究小组合成了低熔点、抗水解、稳定性强的I-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体(BF4)后，离子液体的研究才得以迅速发展，随后开发出了一系列的离子液体体系。最初的离子液体主要用于电化学研究，近年来离子液体作为绿色溶剂用于有机及高分子合成受到重视。与传统的有机溶剂和电解质相比，离子液体具有一系列突出的优点(I)熔点低于或接近室温，呈液态的温度范围宽；(2)蒸气压低、几乎不挥发、无色、无嗅；(3)具有较大的稳定温度范围，较好的化学稳定性及较宽的电化学稳定电位窗口 ；(4)良好的溶解特性，对很多无机物和有机物都表现出良好的溶解能力；(5)无着火点且不易燃烧。虽然目前离子液体具有上述诸多优点，但是其制备方法一般都是制备公斤级离子 液体的实验室小试或中试结果，生产效率低，不利于大规模工业化生产，同时，生产过程对环境污染相对较大，安全性相对较低，且化学性能不稳。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种高热稳定性，且环境友好，具有良好的溶解力和安全性能的季铵盐离子液体。本专利技术的另一目的在于提供一种工艺简单、产率高、利于大规模工业化生产的季铵盐离子液体制备方法。本专利技术进一步的目的还在于提供上述季铵盐离子液体在电化学和/或催化化学或/和催化剂的应用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术实施例的技术方案如下一种季铵盐离子液体，其分子结构通式为下述(I)(I)式中，R 为-CH2-O-R1 或-CH2-O-RrR2，其中,R1 SC1-C5 烷基，R2 SC1-C6 烷氧基；Y 为 BF4'PF6' (CF3SO2)2N' CF3SO3' (FSO2),中的至少一种。上述季铵盐离子液体制备方法，包括如下步骤称取三乙胺、含有R基团的卤代烷和含有Y阴离子的无机盐溶液；在无水、无氧条件下，将所述三乙胺与含有R基团的卤代烷反应，得到季铵盐卤化物；将所述季铵盐卤化物与含有Y阴离子的无机盐溶液进行离子交换反应，得到如下分子结构通式为(I)表示的季铵盐离子液体， 广\γ' R ( I );各步骤中R为-CH2-O-R1或-CH2-O-RrR2，其中，R1为C1 C5烷基，R2为C1 C6烷氧基；Υ 为 BFpPF6' (CF3SO2)2N' CF3SO3' (FSO2),中的至少一种。进一步，上述季铵盐离子液体在电化学和/或催化化学中的应用。上述季铵盐离子液体为白色固体，含有上述的阳离子和阴离子，使得该季铵盐离子液体非挥发性或“零”蒸汽压，宽的电化学窗口，良好的离子导电和导热性，高热稳定性，且环境友好，具有良好的溶解力和安全性能，从而扩宽了该季铵盐离子液体的应用范围。上述季铵盐离子液体制备只需两步制备获取，对设备无腐蚀、要求低，生产工艺简单，提高了生产效率，降低了生产成本，利于大规模工业化生产。附图说明图I是本专利技术实施例季铵盐离子液体制备方法工艺流程示意图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种高热稳定性，且环境友好，具有良好的溶解力和安全性能的季铵盐离子液体。该季铵盐离子液体的分子结构通式为下述(I)权利要求1.一种季铵盐离子液体，其分子结构通式为下述(1)2.根据权利要求I所述的季铵盐离子液体，其特征在于所述R为-CH2-0-C2H4-0-CH3。3.根据权利要求I或2所述的季铵盐离子液体制备方法，包括如下步骤 称取三乙胺、含有R基团的卤代烷和含有Y阴离子的无机盐溶液； 在无水、无氧条件下，将所述三乙胺与含有R基团的齒代烷反应，得到季铵盐齒化物； 将所述季铵盐卤化物与含有Y阴离子的无机盐溶液进行离子交换反应，得到如下分子结构通式为(I)表示的季铵盐离子液体，4.根据权利要求3所述的季铵盐离子液体制备方法，其特征在于所述季铵盐卤化物与含有Y阴离子的无机盐溶液的摩尔比为1 : 1。5.根据权利要求3所述的季铵盐离子液体制备方法，其特征在于所述离子交换反应的温度为O 40°C，时间为8 24小时。6.根据权利要求3所述的季铵盐离子液体制备方法，其特征在于所述季铵盐卤化物的制备步骤中，三乙胺与含有R基团的卤代烷的摩尔比为I : I I : 1.2。7.根据权利要求3所述的季铵盐离子液体制备方法，其特征在于所述季铵盐卤化物的制备步骤中，所述三乙胺与含有R基团的卤代烷反应的温度为60 80°C，时间为8 72小时。8.根据权利要求3所述的季铵盐离子液体制备方法，其特征在于所述季铵盐卤化物的制备步骤中，无水、无氧条件为氮气或/和氩气保护的无水、无氧条件。9.根据权利要求3所述的季铵盐离子液体制备方法，其特征在于所述含有Y阴离子的无机盐溶液中的阳离子为Na+、K+、NH4+中的至少一种。10.根据权利要求I或2所述的季铵盐离子液体在电化学和/或催化化学中的应用。全文摘要本专利技术提供了一种季铵盐离子液体及其制备方法与应用，该季铵盐离子液体的分子结构通式为下述(I)(I)式中，R为-CH2-O-R1或-CH2-O-R1-R2，其中，R1为C1～C5烷基，R2为C1～C6烷氧基；Y为BF4-、PF6-、(CF3SO2)2N-、CF3SO3-、(FSO2)2N-中的至少一种。本专利技术的季铵盐离子液体，含有上述的阳离子和阴离子，使得该季铵盐离子液体非挥发性或“零”蒸汽压，宽的电化学窗口，良好的离子导电和导热性，高热稳定性，且环境友好，具有良好的溶解力和安全性能；同时，该季铵盐离子液体制备方法工艺简单，提高了生产效率，降低了生产成本，利于大规模工业化生产。文档编号C07C309/06GK102887827SQ20111020083公开日2013年1月23日 申请日期2011年7月18日 优先权日2011年7月18日专利技术者周明杰, 刘大喜, 王要兵 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种季铵盐离子液体，其分子结构通式为下述(I)：(I)式中，R为？CH2？O？R1或？CH2？O？R1？R2，其中，R1为C1～C5烷基，R2为C1～C6烷氧基；Y为BF4？、PF6？、(CF3SO2)2N？、CF3SO3？、(FSO2)2N？的至少一种。FDA0000076572880000011.tif

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，刘大喜，王要兵，
申请(专利权)人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技术有限公司，
类型：发明
国别省市：