一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法
【專利摘要】一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法，在氮?dú)猸h(huán)境保護(hù)下，取胺類或磷類單體與鹵代烷基烴混合，加熱并回流后冷卻，真空干燥后得到鹵化離子液體中間體，向鹵化離子液體中間體加入硫氰酸鈉混合后，分別用丙酮溶劑和二氯甲烷有機(jī)溶劑除去沉淀物和鈉鹽，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去丙酮溶劑和二氯甲烷有機(jī)溶劑，最后將上述得到的混合溶液加熱后減真空干燥，獲得硫氰酸鹽離子液體；本發(fā)明利用兩步合成法合成由有機(jī)陽離子和硫氰酸根陰離子組成的室溫熔融鹽做為作為電解液，具有操作簡單，成本低廉，設(shè)備要求低，可大規(guī)模生產(chǎn)特點(diǎn)，本發(fā)明制備的電解液，具有不揮發(fā)、不可燃性、低粘度、高電導(dǎo)率、可調(diào)性的特點(diǎn)。
【專利說明】一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及離子液體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的 制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今社會，由化石燃料的燃燒、全球氣候變暖等所引發(fā)的一個(gè)全球性的問題一能 量儲存。目前已開發(fā)的、對社會環(huán)境友好的儲能技術(shù)有光伏產(chǎn)業(yè)中太陽能電池、鋰離子電池 和超級電容器。超級電容器，是介于傳統(tǒng)電容器和化學(xué)儲能電池之間的新能源儲能設(shè)備。超 級電容器具有比功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長、電能存儲時(shí)間長、無記憶功能等 特點(diǎn)。由于傳統(tǒng)電容器的比能量密度低、鋰離子電池的比功率密度低，在高功率和高脈沖等 應(yīng)用方面，超級電容器成為研究的熱點(diǎn)。
[0003] 電解液，電容器的"血液"，在大電流放電和能量密度方面起著重要的作用。然而， 對超級電容器來說，其能量密度與電解液所決定的工作電壓的平方成正比。然而，水系電 解液的工作電壓不能超過IV，且具有腐蝕性，易揮發(fā)等缺點(diǎn)；有機(jī)電解液具有易燃的缺點(diǎn)； 常用于電解液的離子液體[Bmim]BF4的黏度大，電導(dǎo)率小，其電導(dǎo)率在室溫下僅為2. 94mS/ cm〇


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種硫氰酸根功能化離子 液體電解液的制備方法，本方法操作簡單，便于實(shí)現(xiàn)，制備的硫氰酸鹽離子液體蒸氣壓低， 具有不揮發(fā)、不可燃性、低粘度、高電導(dǎo)率、可調(diào)性的特點(diǎn)。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0006] -種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法，包括：
[0007] 步驟一：在氮?dú)猸h(huán)境保護(hù)下，取胺類或磷類單體加入到燒瓶中，向燒瓶中滴加鹵代 烷基烴，滴加完畢后對燒瓶中的混合物進(jìn)行加熱，升溫至60-11(TC之后再回流4-10h，反應(yīng) 結(jié)束后冷卻至室溫，再用有機(jī)溶劑洗滌3次去除未反應(yīng)的物質(zhì)，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，將 上述得到的產(chǎn)品加熱至60-80°C下減壓至0. IMPa真空干燥8-12h，得到鹵化離子液體中間 體；
[0008] 步驟二：取上述制備的鹵化離子液體中間體和硫氰酸鈉（NaSCN)，按照摩爾比 1:1-1:5的比例進(jìn)行混合，混合后加入摩爾量為硫氰酸鈉2-10倍的丙酮溶劑中，在室溫下 磁力攪拌12_72h，反應(yīng)結(jié)束后靜置，過濾除去沉淀物，將濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去丙酮溶劑，再向 濾液中加入摩爾量為硫氰酸鈉2-10倍的二氯甲烷有機(jī)溶劑，在室溫下磁力攪拌l-5h，反應(yīng) 結(jié)束后靜置，過濾除去溶液中的鈉鹽，將濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去二氯甲烷有機(jī)溶劑，最后將上述 得到的混合溶液加熱至60-80°C下減壓至0. IMPa真空干燥8-12h，最終獲得硫氰酸鹽離子 液體。
[0009] 加入燒瓶中的所述胺類或磷類單體與鹵代烷基烴的摩爾比1 :5。
[0010] 所述胺類或磷類單體包括：N-甲基咪唑。
[0011] 所述鹵代烷基烴包括：溴代正乙烷、溴代正丙烷和溴代正丁烷。
[0012] 所述有機(jī)溶劑為丙酮和乙酸乙酯按照摩爾比為1:1-1:5的比例進(jìn)行混合的溶劑。
[0013] 所述鹵化離子液體中間體由X陽離子和Y陰離子組成，其通式為：[X]Y，所述Y陰 離子包括：Γ、cr、Brl口 Γ，所述X陽離子包括：咪唑類陽離子、批咯類陽離子、批咯烷類陽 離子、吡啶類陽離子、哌啶類陽離子、季銨類陽離子或季磷類陽離子，
[0014] 所述咪唑類陽離子，結(jié)構(gòu)如下：
[0015]

【權(quán)利要求】
1. 一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法，其特征在于，包括： 步驟一：在氮?dú)猸h(huán)境保護(hù)下，取胺類或磷類單體加入到燒瓶中，向燒瓶中滴加鹵代烷基 烴，滴加完畢后對燒瓶中的混合物進(jìn)行加熱，升溫至60-1KTC之后再回流4-10h，反應(yīng)結(jié)束 后冷卻至室溫，再用有機(jī)溶劑洗滌3次去除未反應(yīng)的物質(zhì)，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，將上述 得到的產(chǎn)品加熱至60-80°C下減壓至0. IMPa真空干燥8-12h，得到鹵化離子液體中間體； 步驟二：取上述制備的鹵化離子液體中間體和硫氰酸鈉（NaSCN)，按照摩爾比1:1-1:5 的比例進(jìn)行混合，混合后加入摩爾量為硫氰酸鈉2-10倍的丙酮溶劑中，在室溫下磁力攪拌 12-72h，反應(yīng)結(jié)束后靜置，過濾除去沉淀物，將濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去丙酮溶劑，再向?yàn)V液中加 入摩爾量為硫氰酸鈉2-10倍的二氯甲烷有機(jī)溶劑，在室溫下磁力攪拌l-5h，反應(yīng)結(jié)束后靜 置，過濾除去溶液中的鈉鹽，將濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去二氯甲烷有機(jī)溶劑，最后將上述得到的混 合溶液加熱至60-80°C下減壓至0. IMPa真空干燥8-12h，最終獲得硫氰酸鹽離子液體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法，其特征在 于：加入燒瓶中的所述胺類或磷類單體與鹵代烷基烴的摩爾比1 :5。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法，其特征在 于：所述胺類或磷類單體包括：N-甲基咪唑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法，其特征在 于：所述鹵代烷基烴包括：溴代正乙烷、溴代正丙烷或溴代正丁烷。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法，其特征在 于：所述有機(jī)溶劑為丙酮和乙酸乙酯按照摩爾比為1:1-1:5的比例進(jìn)行混合的溶劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法，其特征在 于：所述鹵化離子液體中間體由X陽離子和Y陰離子組成，其通式為：[X]Y，所述Y陰離子包 括：F'Cl'BrI口 Γ，所述X陽離子包括：咪唑類陽離子、批咯類陽離子、批咯烷類陽離子、批 啶類陽離子、哌啶類陽離子、季銨類陽離子或季磷類陽離子， 所述咪唑類陽離子，結(jié)構(gòu)如下：
式中R為含有1-25個(gè)碳原子的飽和或不飽和的烴基，&為含有0-12個(gè)碳原子的飽和 或不飽和的烴基，而R2為含有1-25個(gè)碳原子的飽和或不飽和的烴基； 所述吡咯類陽離子，結(jié)構(gòu)如下：（添加了一個(gè)）
式中R為含有1-25個(gè)碳原子的飽和或不飽和的烴基，&為含有1-12個(gè)碳原子的飽和 或不飽和的烴基。 所述吡咯烷類陽離子，結(jié)構(gòu)如下：
式中R為含有1-25個(gè)碳原子的飽和或不飽和的烴基，Ri為含有1-12個(gè)碳原子的飽和 或不飽和的烴基。 所述吡啶類陽離子，結(jié)構(gòu)如下：
式中R為含有1-25個(gè)碳原子的飽和或不飽和的烴基； 所述哌啶類陽離子，結(jié)構(gòu)如下：
式中R為含有1-25個(gè)碳原子的飽和或不飽和的烴基，&為含有1-12個(gè)碳原子的飽和 或不飽和的烴基； 所述季銨類陽離子，結(jié)構(gòu)如下：
式中Ri，R2, R3, R4為含有1-25個(gè)碳原子的飽和或不飽和的烴基； 所述季磷類陽離子，結(jié)構(gòu)如下：
式中Ri，R2, R3, R4, R5, R6為含有1-25個(gè)碳原子的飽和或不飽和的烴基。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法，其特征在 于：所述鹵化離子液體中間體包括：1-乙基-3-甲基咪唑溴鹽（EmimBr)、1_丙基-3-甲基 咪唑溴鹽（PmimBr)和1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽（BmimBr)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫氰酸根功能化離子液體電解液的制備方法，其特征 在于：所述硫氰酸鹽離子液體由硫氰酸根陰離子和陽離子組成，所述陽離子包括：咪唑、批 咯、吡咯烷、吡啶、哌啶、季銨鹽或季磷鹽。
【文檔編號】C07D233/58GK104193685SQ201410244496
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】張利鋒, 宋巧蘭, 劉毅, 郭守武 申請人:陜西科技大學(xué)