“离子液体”标准化定义 - 什么是“离子液体”?

2023-05-27 15:42:50 Monionic离子液体 2417

什么是“离子液体”?


    离子液体,是指熔点小于100℃的盐或能与其他物质以非溶解方式的结合形构成的结合盐,以及以该类盐为最小单位的合成盐。( 广义定义 - 默尼化工科技(上海)有限公司官方提供 )

    此定义涵盖了以下类型物质:

    (1) 单纯的熔盐(盐),熔点<100℃,即通常所说的离子液体;

    (2) 低温共融盐(结合盐),熔点<100℃,如阴离子为AlCl4-、FeCl4-、CuCl2-、...的低温共熔盐;

    (3) 含盐低温共融物(结合盐),熔点<100℃,,如氯化胆碱-尿素(2:1)、...的低温共熔物(即常说的"类离子液体");

    (4) 符合以上条件的单体聚合反应后(合成盐),如聚(1-乙烯基-3-甲基咪唑)氯盐、...的聚合盐(即常说的"聚离子液体")。

    理论上,任意可离子化的物质都可以进行”离子液体化”设计,由此衍生出离子液体一大思想理念,即”离子液体化”技术。此思想最早由默尼化工科技(上海)有限公司创始人“何清”于2017年与合作伙伴就战略性应用技术开发研讨时提出,并一直延用至今...

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接下来,解释定义由来及该定义对未来离子液体发展的重要意义...

    首先,得认同离子液体(ILs)没有明确的分界线,这与纳米材料的范畴非常相似。


先来看看纳米材料的定义

  纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料,它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。(来源:纳米材料的定义、特点和应用前景----中国科学院 (cas.cn)


可以理解为

    纳米材料是物质尺寸在空间尺度层面上的加工使之达到纳米尺度,在这个尺度上表现出多种不同于宏观尺度的理化性质,从而衍生出纳米科技;

    离子液体是物质熔点在温度尺度层面上的改造使之处于室温范围,在这个温度下表现出多种不同于传统溶剂的理化性质,从而衍生出离子液体科技

    对比之下,不难得出离子液体的标准定义,只要能够如纳米材料那样确立边界尺度一般的确立出离子液体边界熔点即可,过去,就有人定义室温范围内为液态并且指出温度范围为100℃以内的称之为离子液体,这里延用这个温度为边界熔点。


“离子液体”标准化定义

    离子液体,是指熔点小于100℃的盐。(狭义定义)

    特殊情况:(1) 有些离子液体达到一定聚合度后熔点>100℃;(2) 熔点>100℃但与其他物质以非溶解方式的结合形态存在熔点<100℃的低共熔物等。为统筹这些情况,我们借用了纳米材料的另外一种定义方式(即以纳米材料为最小单元加工的材料也称之为纳米材料),延申上述离子液体定义得到一个广义的离子液体定义,即:

    离子液体,是指熔点小于100℃的盐或能与其他物质以非溶解方式的结合形构成的结合盐,以及以该类盐为最小单位的合成盐。(广义定义)

    根据此广义定义,少数含结晶水的无机盐(如FeCl3.6H2O)熔点也能满足这个条件,可称之为无机离子液体,除此之外,现有离子液体多为有机盐,可称之为有机离子液体。

    根据此广义定义,完美解决离子液体范畴的不确定性问题。

  

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“离子液体”形成条件?

    首先,由阴、阳离子构成;

    其次,阴、阳离子尺寸差异较大。

    理论上,所有盐都应该有相应的晶格模型,在热运动的驱动下,晶格内的阴、阳离子由于尺寸上的差异无法稳定的存留在对应的晶格点位上而产生相对移动,这种相对移动幅度到达一定程度后,宏观上就能表现为可流动液体状态,因此,阴、阳离子尺寸差异越大,相对移动就越容易,宏观上就能表现为熔点越低。

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“离子液体”与“表面活性剂”区别?

    首先,离子液体强调的是阴、阳离子尺寸大小层面上的差异,而表面活性剂强调的是亲水、亲油基团对水油亲和能力的差异;

    其次,离子液体关注的是熔点,表面活性剂关注的HLB值。

    可见,表面活性剂并非一定是离子型的,实际生活中有很多非离子型的,因此,离子液体并不会如表面活性剂那样区分为阴离子型、阳离子型之类的。

    但是,离子液体与表面活性剂并非没有交集,对于有表面活性的离子液体同时也可称之为表面活性剂,如1-十二烷基-3-甲基咪唑氯盐([Im1,12]Cl)。

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