一文了解納米硅基離子液體材料的制備與表征

離子液體(ILs)是在室溫下為液體的有機(jī)離子化合物。其具有低揮發(fā)性和可設(shè)計(jì)性，可以通過組合不同的陰離子和陽(yáng)離子而成為催化劑或綠色溶劑。近年來，在綠色化學(xué)概念的推動(dòng)下，各種ILs被開發(fā)并應(yīng)用于化學(xué)合成、電池開發(fā)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。然而，ILs有**高的粘度，導(dǎo)致ILs流動(dòng)性較差，強(qiáng)烈阻礙了溶質(zhì)在液體中的擴(kuò)散?；?/span>ILs的可設(shè)計(jì)性，可以設(shè)計(jì)合成低粘度的ILs。因此研究者們迫切需要找到一些降低ILs粘度的手段以適應(yīng)更多的應(yīng)用領(lǐng)域。

干水(DW)是由疏水性納米二氧化硅和水在高速攪拌下制備而成的材料，二氧化硅在體系中通常為高度分散的納米顆粒，被廣泛用于化妝品、催化基質(zhì)、光敏劑載體和氣體分離等領(lǐng)域。在DW中，水或水溶液被疏水性納米硅外殼包圍，該外殼可以部分**水分的揮發(fā)，使干水顆粒具有分散性和液體狀。借鑒DW的制備方法，ILs也可以通過將其包裹在疏水性納米二氧化硅中制成微小顆粒。同時(shí)在納米級(jí)薄膜的制備過程中，ILs的表面張力起著主導(dǎo)作用。只有具有高表面張力的ILs才能成功地制備納米級(jí)薄膜。較高的表面張力導(dǎo)致ILs與納米二氧化硅的結(jié)合強(qiáng)度增強(qiáng)，從而使納米硅薄膜的尺寸減小。

圖1. NS-ILMs (a. SiO2, b. SiO2@EmimBF4,c. SiO2@[Bmim]BF4, d. SiO2@[Hmim]BF4)的制備

基于此，南京大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院張志炳等人選擇表面張力較大的三種不同陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)的咪唑四氟硼酸ILs [C1CnIm]BF4與HDK-H18制備納米二氧化硅ILs微粒(NS-ILMs)。通過比較NS-ILMs與純離子液體捕集氣態(tài)丙酮的能力，評(píng)價(jià)NS-ILMs的形成對(duì)傳質(zhì)的影響。

圖2. 熱重分析體系

（圖片來源：Journal of Molecular Liquids）

圖3. ILs的表面張力

表1. NS-ILMs捕獲氣體的能力

相對(duì)于DW，ILs的低揮發(fā)性和高穩(wěn)定性有助于保持NS-ILMs的形態(tài)，而NS-ILMs使ILs形成微米大小的顆粒，從而**解決高粘度的負(fù)面影響。同時(shí)由于較大的界面面積，NS-ILMs相對(duì)于純ILs，在捕獲如廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物時(shí)具有更快的傳質(zhì)速率。這也說明包括咪唑、季銨鹽和季鏻鹽等不同類型的ILs可用于處理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物的廢氣。本文的結(jié)果顯示，由咪唑四氟硼酸鹽制成的NS-ILMs比純的ILs具有更高的揮發(fā)性有機(jī)物捕獲能力，而且NS-ILMs循環(huán)能力較好。

作者在熱重實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立了NS-ILMs捕獲丙酮蒸汽的動(dòng)力學(xué)模型，表明NS-ILMs捕獲揮發(fā)性有機(jī)物的過程優(yōu)于純ILs的吸附過程。此外，作者對(duì)NS-ILMs在氣液反應(yīng)（二氧化碳環(huán)加成）中的促進(jìn)作用研究也正在進(jìn)行中。

齊岳生物相關(guān)離子液體產(chǎn)品有：

酯基功能化離子液體

含酯基官能團(tuán)的功能化離子液體1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽

醚基功能化酸性離子液體[Me(OEt)1-MOR-C3SO3H][MeSO3]、[Me(OEt)2-MOR-C3SO3H][MeSO3]

[Me(OEt)3-MOR-C3SO3H][MeSO3]

羥基功能化離子液體

異核雙陽(yáng)離子型磺酸功能化離子液體

[(CSOH)m(CSOH)i]p(OTf)

氨基功能化和羥基功能化離子液體

功能化離子液體氯代1–(2–羥乙基)–3–甲基咪唑鹽([He MIM]Cl)

羧甲基吡啶功能化離子液體

功能化離子液體N羧甲基吡啶硫酸氫鹽([CH2COOHPy]HSO4)

含羥基的功能化離子 液體1-(2-羥乙基)-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([ 2-hydemim][ BF4])

B酸性功能化離子液體

SiO2固化SO3H-功能化離子液體

巰基功能化離子液體

陰離子功能化丙烯基咪唑離子液體

己內(nèi)酰胺功能化離子液體

1-(3-磺丙基)己內(nèi)酰胺硫酸氫鹽([C3SO3HCP]HSO4)

1-(3-磺丙基)己內(nèi)酰胺對(duì)甲苯磺酸鹽([C3SO3HCP]PTSA)

1-(3-磺丙基)己內(nèi)酰胺磷酸氫鹽([C3SO3HCP]H2PO4)

1-(3-磺丙基)己內(nèi)酰胺四氟硼酸鹽([C3SO3HCP]BF4)

以上資料來自小編zhn2020.11.26