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一文了解纳米硅基离子液体材料(NS-ILMs)的制备与表征
发布时间:2020-11-26     作者:zhn   分享到:

一文了解纳米硅基离子液体材料的制备与表征

离子液体(ILs)是在室温下为液体的有机离子化合物。其具有低挥发性和可设计性,可以通过组合不同的阴离子和阳离子而成为催化剂或绿色溶剂。近年来,在绿色化学概念的推动下,各种ILs被开发并应用于化学合成、电池开发、环境保护等领域。然而,ILs有极其高的粘度,导致ILs流动性较差,强烈阻碍了溶质在液体中的扩散。基于ILs的可设计性,可以设计合成低粘度的ILs。因此研究者们迫切需要找到一些降低ILs粘度的手段以适应更多的应用领域。

干水(DW)是由疏水性纳米二氧化硅和水在高速搅拌下制备而成的材料,二氧化硅在体系中通常为高度分散的纳米颗粒,被广泛用于化妆品、催化基质、光敏剂载体和气体分离等领域。在DW中,水或水溶液被疏水性纳米硅外壳包围,该外壳可以部分抑制水分的挥发,使干水颗粒具有分散性和液体状。借鉴DW的制备方法,ILs也可以通过将其包裹在疏水性纳米二氧化硅中制成微小颗粒。同时在纳米级薄膜的制备过程中,ILs的表面张力起着主导作用。只有具有高表面张力的ILs才能成功地制备纳米级薄膜。较高的表面张力导致ILs与纳米二氧化硅的结合强度增强,从而使纳米硅薄膜的尺寸减小。

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

基于此,南京大学化学与化学工程学院张志炳等人选择表面张力较大的三种不同阳离子结构的咪唑四氟硼酸ILs [C1CnIm]BF4HDK-H18制备纳米二氧化硅ILs微粒(NS-ILMs)。通过比较NS-ILMs与纯离子液体捕集气态丙酮的能力,评价NS-ILMs的形成对传质的影响。

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2. 热重分析体系

(图片来源:Journal of Molecular Liquids

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3. ILs的表面张力

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1. NS-ILMs捕获气体的能力

相对于DWILs的低挥发性和高稳定性有助于保持NS-ILMs的形态,而NS-ILMs使ILs形成微米大小的颗粒,从而有效解决高粘度的负面影响。同时由于较大的界面面积,NS-ILMs相对于纯ILs,在捕获如废气中的挥发性有机化合物时具有更快的传质速率。这也说明包括咪唑、季铵盐和季鏻盐等不同类型的ILs可用于处理挥发性有机化合物的废气。本文的结果显示,由咪唑四氟硼酸盐制成的NS-ILMs比纯的ILs具有更高的挥发性有机物捕获能力,而且NS-ILMs循环能力较好。

作者在热重实验的基础上,建立了NS-ILMs捕获丙酮蒸汽的动力学模型,表明NS-ILMs捕获挥发性有机物的过程优于纯ILs的吸附过程。此外,作者对NS-ILMs在气液反应(二氧化碳环加成)中的促进作用研究也正在进行中。

 

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酯基功能化离子液体

含酯基官能团的功能化离子液体1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐

醚基功能化酸性离子液体[Me(OEt)1-MOR-C3SO3H][MeSO3]、[Me(OEt)2-MOR-C3SO3H][MeSO3]

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

羟基功能化离子液体

异核双阳离子型磺酸功能化离子液体

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

氨基功能化和羟基功能化离子液体

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羧甲基吡啶功能化离子液体

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含羟基的功能化离子 液体1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([ 2-hydemim][ BF4])

B酸性功能化离子液体

SiO2固化SO3H-功能化离子液体

巯基功能化离子液体

阴离子功能化丙烯基咪唑离子液体

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1-(3-磺丙基)己内酰胺硫酸氢盐([C3SO3HCP]HSO4)

1-(3-磺丙基)己内酰胺对甲苯磺酸盐([C3SO3HCP]PTSA)

1-(3-磺丙基)己内酰胺磷酸氢盐([C3SO3HCP]H2PO4)

1-(3-磺丙基)己内酰胺四氟硼酸盐([C3SO3HCP]BF4)

以上资料来自小编zhn2020.11.26

 


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