離子液體及其應用一種新型綠色溶劑與反應介質目錄1離子液體概述定義、歷史、組成2離子液體的性質物理化學特性3離子液體的合成與表征制備方法與分析手段4離子液體的應用多領域應用實例5未來展望離子液體概述定義室溫下呈液態的離子化合物熔點通常低于100°C組成離子液體的歷史1914年乙基銨硝酸鹽首次報道1980年代發現氯鋁酸鹽離子液體1990年代研究熱潮興起21世紀離子液體的組成陽離子有機結構影響物理化學性質陰離子有機或無機常見陽離子類型1咪唑類研究最廣泛2吡啶類具有芳香性3季銨類穩定性好季磷類常見陰離子類型鹵化物Cl-,Br-,I-四氟硼酸鹽BF4-六氟磷酸鹽PF6-雙三氟甲基磺酰亞胺鹽(CF3SO2)2N-離子液體的性質（一）熔點低通常低于100°C蒸氣壓極低幾乎不揮發不易燃安全性高離子液體的性質（二）1熱穩定性好多數可耐300°C高溫2化學穩定性高耐氧化還原環境3電化學穩定性好電化學窗口寬離子液體的性質（三）導電性好純離子組成1溶解能力強可溶解多種物質2可設計性強10^18種可能組合3液程寬液態范圍廣4離子液體的熔點影響因素陰陽離子種類對稱性烷基鏈長度調控方法改變離子結構引入官能團混合離子液體離子液體的粘度高粘度一般高于常規有機溶劑影響因素離子間氫鍵和范德華力溫度依賴性溫度升高粘度顯著下降離子液體的密度1.2g/cm3典型密度范圍1.5g/cm3含重原子離子液體20%高于水密度比較離子液體的表面張力離子液體的溶解性有機溶質溶解多種有機物無機溶質溶解金屬鹽高分子溶解纖維素等難溶物質離子液體的電導率特點純離子組成高于有機溶劑影響因素離子遷移率離子締合度離子液體的電化學窗口離子液體的合成方法（一）四級化反應有機堿與鹵代烴反應陰離子交換反應鹵化物與金屬鹽交換純化處理除去副產物和雜質離子液體的合成方法（二）中和反應有機堿與質子酸反應1組合反應混合特定化合物2微波合成快速加熱反應3綠色合成無溶劑條件下反應4離子液體的純化1重結晶處理固態前體2柱層析分離雜質3萃取除去水溶性雜質4真空干燥除去揮發性雜質離子液體的表征方法（一）核磁共振結構確認質譜分子量測定紅外光譜官能團鑒定離子液體的表征方法（二）X射線衍射晶體結構分析熱重分析熱穩定性測定差示掃描量熱熔點和相變測定離子液體的表征方法（三）1電化學方法電化學窗口測定2粘度測定流變特性分析3電導率測定離子導電性能測量4接觸角測量表面特性研究離子液體在有機合成中的應用1催化劑活化反應2反應溶劑溶解反應組分3萃取劑提取分離產物離子液體在電化學中的應用電解質電鍍、電解電容器電解液高能量密度鋰離子電池電解液安全性高離子液體在分離技術中的應用氣體分離CO2捕獲液體分離萃取分離固液分離金屬離子提取離子液體在材料科學中的應用功能材料合成導電、磁性材料納米材料制備穩定、可控聚合物改性增強性能離子液體在生物技術中的應用酶催化增強酶穩定性提高選擇性生物質轉化纖維素溶解生物燃料生產蛋白質結晶提高結晶質量穩定蛋白構象離子液體在分析化學中的應用1色譜分析固定相、流動相2光譜分析提高靈敏度3電化學分析電解質4傳感檢測高選擇性離子液體在能源領域的應用太陽能電池高效電解質燃料電池質子傳導介質熱電材料提高轉換效率能量存儲儲能器件離子液體在環境保護中的應用CO2捕獲高效吸收1重金屬去除選擇性提取2有機污染物降解催化分解3廢水處理萃取凈化4離子液體在潤滑領域的應用1潤滑油添加劑減摩、抗磨2納米潤滑微納尺度潤滑3極端條件潤滑高溫、高壓、真空離子液體在表面處理中的應用電鍍金屬沉積合金電鍍電拋光表面平整化提高光潔度防腐蝕涂層金屬保護延長使用壽命離子液體在纖維素處理中的應用纖維素溶解打破氫鍵網絡纖維素衍生物制備選擇性修飾生物質轉化生產生物燃料離子液體在催化領域的應用（一）1酸催化功能化離子液體2堿催化有機反應3金屬催化穩定金屬活性中心離子液體在催化領域的應用（二）不對稱催化手性選擇性1多相催化易于分離2生物催化酶-離子液體系統3光催化光能轉化利用4離子液體在藥物領域的應用藥物合成反應媒介藥物輸送提高生物利用度活性離子液體藥物本身具藥理活性離子液體在傳感器中的應用氣體傳感器選擇性吸附生物傳感器酶固定化電化學傳感器高靈敏度離子液體在航空航天領域的應用1推進劑綠色無污染2熱管理材料傳熱流體3結構材料輕質高強4抗輻射材料保護電子設備離子液體在納米技術中的應用納米粒子合成尺寸可控納米結構材料調控形貌納米復合材料增強性能離子液體在食品工業中的應用提取有效成分分離保鮮延長保質期功能性食品提高生物活性離子液體在冶金工業中的應用1金屬提取選擇性浸出2金屬電沉積均勻沉積3金屬回收循環利用離子液體在造紙工業中的應用木質素分離選擇性溶解提高效率紙漿漂白綠色工藝減少污染紙張功能化改善性能增加功能離子液體在紡織工業中的應用1功能性紡織品特殊性能2纖維改性表面處理3染料溶解均勻著色離子液體在皮革工業中的應用1鞣制環保工藝2染色均勻上色3廢水處理降解污染物離子液體在石油化工中的應用脫硫選擇性吸附硫化物脫氮去除含氮化合物重質油轉化降低粘度催化裂化提高轉化率離子液體在核工業中的應用放射性元素分離選擇性萃取1核廢料處理穩定固化2輻射防護材料吸收輻射3離子液體在超級電容器中的應用電解質寬電化學窗口電極材料高電容密度隔膜材料高離子傳導性離子液體在智能材料中的應用電致變色材料可逆色變形狀記憶材料可控形變自修復材料損傷自愈離子液體在光學材料中的應用1非線性光學材料光信號處理2光致變色材料光控色變3發光材料高效發光離子液體在磁性材料中的應用磁性液體可磁控流動磁性納米粒子穩定分散磁性離子液體本身具磁性離子液體在熱電材料中的應用熱電轉換材料電-熱互轉提高效率熱管理材料散熱介質溫度控制溫差發電廢熱利用綠色能源離子液體在摩擦學中的應用減摩降低摩擦系數抗磨減少磨損自修復潤滑填補微裂紋離子液體在膜科學中的應用膜材料制備結構可控膜分離過程高效選擇性功能性膜特殊性能離子液體在微流控技術中的應用微反應器流體控制液滴操控精確調控芯片實驗室集成分析離子液體在3D打印中的應用打印材料可調流變性1支撐材料可控溶解性2功能性3D打印集成特性3離子液體的工業化應用案例1BASIL工藝巴斯夫商業化應用2IFP脫硫技術石油精煉工藝3電解拋光金