專利名稱：一類基于Dawson型多金屬氧酸鹽的離子液體及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一類基于Dawson型多金屬氧酸鹽的離子液體及其制備方法。
背景技術(shù)：
離子液體是近年來在綠色化學(xué)的框架下發(fā)展起來的全新的介質(zhì)與軟功能材料，由于其具有低蒸汽壓，熱穩(wěn)定性好，液體狀態(tài)范圍寬，良好的離子導(dǎo)電性等優(yōu)點(diǎn)，在催化、能源、光學(xué)等研究領(lǐng)域被廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的離子液體一般是指在室溫或室溫附近溫度下呈液態(tài)的由離子構(gòu)成的物質(zhì)，包括有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)陰離子兩大部分。影響離子型化合物熔點(diǎn)的一個(gè)重要因素是構(gòu)成化合物的陰陽(yáng)離子之間的庫(kù)侖作用力。當(dāng)陰陽(yáng)離子電荷密度較低且離子體積較大時(shí)，離子間的距離增加，有利于產(chǎn)生低熔點(diǎn)鹽，即離子液體。多數(shù)情況下，新的功能離子液體的設(shè)計(jì)是將功能基團(tuán)賦予陽(yáng)離子部分，而陰離子部分往往被忽略。多金屬氧簇陰離子是一類多核配合物，由于其結(jié)構(gòu)確定，種類多樣，尺寸可調(diào)，被認(rèn)為是重要的無(wú)機(jī)建筑塊。由于多陰離子表面電荷離域在陰離子表面，與無(wú)機(jī)酸陰離子比較，多金屬氧酸鹽陰離子表面電荷密度大大降低，是形成低熔點(diǎn)離子型化合物很好的陰離子選擇。將多金屬氧簇作為離子液體的陰離子部分，能夠產(chǎn)生性質(zhì)獨(dú)特的離子液體。而這類離子液體最獨(dú)特的性質(zhì)之一就是在一定的溫度范圍內(nèi)具有熱致液晶行為。 Dawson型多金屬氧簇陰離子在形狀上是長(zhǎng)棒狀的，其長(zhǎng)度(約12A )明顯大于寬度(約8A )，并具有一定的剛性。當(dāng)與正-四辛基銨陽(yáng)離子形成離子液體時(shí)，由于正-四辛基銨陽(yáng)離子的烷基鏈具有一定的柔軟性，被吸引在剛性長(zhǎng)棒狀的Dawson型多金屬氧簇陰離子兩端， 因而極易形成液晶相。因此，研究基于多陰離子和長(zhǎng)鏈的季銨鹽陽(yáng)離子構(gòu)筑的低熔點(diǎn)離子型化合物的熱致液晶行為是十分有前景的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一類新型的基于Dawson型多金屬氧酸鹽的離子液體及其制備方法。本發(fā)明提供的一類基于Dawson型多金屬氧酸鹽的離子液體，該離子液體是由正-四辛基銨陽(yáng)離子和Dawson型多金屬氧酸鹽陰離子組成，具體組成分別為 [(n-C8H17) 4N]6X2M18062，其中 X 為 P、As，M 為 W、Mo。本發(fā)明具體包括以下步驟第一步按文獻(xiàn)(Contant，R.Inorg. Synth. 1990,27,104-111)方法合成所需 Dawson型多金屬氧酸鹽。第二步按化學(xué)計(jì)量比6 1稱取正-四辛基溴化銨與Dawson型多金屬氧酸鹽， 分別配制成二氯甲烷溶液和水溶液。第三步將正-四辛基溴化銨的二氯甲烷溶液滴加到Dawson型多金屬氧酸鹽的水溶液中，室溫下攪拌120 240分鐘，發(fā)生離子交換反應(yīng)，分出有機(jī)相并除去溶劑得到。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下顯著效果1、本發(fā)明所提供的是一類新型離子液體，豐富了離子液體的新品種。2、根據(jù)本發(fā)明所提供的這一類離子液體的制備思路，可以制備不同結(jié)構(gòu)和功能的基于多金屬氧酸鹽的離子液體。3、本發(fā)明提供的離子液體的制備采用離子交換反應(yīng)，所用設(shè)備少，步驟簡(jiǎn)單。此外，以水和常規(guī)低毒的有機(jī)溶劑作為反應(yīng)溶劑，反應(yīng)條件溫和，成本較低，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，適合于工業(yè)生產(chǎn)。4、本發(fā)明提供的基于Dawson型多金屬氧酸鹽離子液體由于陰離子部分是具有催化活性的多金屬氧酸鹽，可以催化某些有機(jī)反應(yīng)。5、本發(fā)明提供的基于Dawson型多金屬氧酸鹽離子液體在加熱冷卻過程中會(huì)出現(xiàn)介晶相。6、本發(fā)明提供的基于Dawson型多金屬氧酸鹽離子液體可能用做太陽(yáng)能電池或鋰離子電池的電解液?；贒awson型多金屬氧酸鹽的離子液體和其他離子液體相比，具有許多不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，作為一種基于多金屬氧酸鹽的離子液體，它保持著多金屬氧酸鹽的特性， 即同時(shí)具有酸性和氧化性，獨(dú)特的反應(yīng)場(chǎng)，雜多陰離子的軟性等。這些性質(zhì)將賦予它作為催化劑或者溶劑時(shí)以特殊功能。利用它的這些特性，如氧化性、非揮發(fā)性、熱及化學(xué)穩(wěn)地性以及適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電性等諸多特性能在氧化還原、催化、電化學(xué)、分離科學(xué)、含重金屬或核衰變物種的廢水處理、有機(jī)合成、氣體分離乃至物質(zhì)感測(cè)等各方面發(fā)揮它們的作用。例如，疏水性的基于Dawson型多金屬氧酸鹽的離子液體可以在不添加硫醇的狀態(tài)下將金納米粒及金納米棒從水溶液中轉(zhuǎn)移到離子液體內(nèi)，但若要讓這些納米粒在離子液體內(nèi)仍能穩(wěn)定維持其型態(tài)，必須添加界面活性劑；再有，一些鉬或鈀催化的有機(jī)反應(yīng)如 Suzuki及Mille Coupling反應(yīng)可以轉(zhuǎn)移到離子液體內(nèi)進(jìn)行，鈀納米粒子可以在長(zhǎng)碳鏈四極銨離子液體內(nèi)形成并穩(wěn)定，待鈀納米粒子形成后，將此溶液調(diào)整到欲反應(yīng)的溫度，之后加入反應(yīng)起使物反應(yīng)一定時(shí)間后即可得到產(chǎn)物，產(chǎn)物及未反應(yīng)的起始物可利用環(huán)己烷萃取出來，殘留在離子液體內(nèi)少量的萃取用溶劑可以在真空下除去，因此離子液體及催化劑都可以再循環(huán)使用。總之，作為一類新的離子液體，它不僅為離子液體化學(xué)拓寬了新的研究領(lǐng)域，也為定向設(shè)計(jì)和合成具有特定功能的離子液體材料提供有益的信息。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 : [ (Ii-C8H17) 4N] 6P#18062離子液體的制備按文獻(xiàn)方法制備K6P2W18O62 · XH2O0 (Contant, R. Inorg. Synth. 1990，27，104-111) 按化學(xué)計(jì)量比1 6稱取K6PJ18O62 · XH2O和正-四辛基溴化銨，分別配制成水溶液和二氯甲烷溶液，劇烈攪拌下將正-四辛基溴化銨的二氯甲烷溶液逐滴加到K6P2W18O62 · XH2O水溶液中，混合溶液攪拌120 240分鐘，靜置分層，用分液漏斗分出下層有機(jī)相并除去二氯甲烷，即得到[(n-C8H17) 4N]6P2W18062離子液體。實(shí)施例2 [ (n-C8H17) 4N] 6As#1804(1 離子液體的制備
按文獻(xiàn)方法制備K6Aii2W18O62 · XH2O0 (Contant, R. Inorg. Synth. 1990，27，104-111) 按化學(xué)計(jì)量比1 6稱取Na6As2W18O62 · χΗ20和正-四辛基溴化銨，分別配制成水溶液和二氯甲烷溶液，劇烈攪拌下將正-四辛基溴化銨的二氯甲烷溶液逐滴加到K6As2W18O62 ·χΗ20水溶液中，混合溶液攪拌120 240分鐘，靜置分層，用分液漏斗分出下層有機(jī)相并除去二氯甲烷，即得到[(n-C8H17) 4N]6A&W18062離子液體。實(shí)施例3 [ (n-C8H17) 4Ν] 6Ρ2Μο18062 離子液體的制備按文獻(xiàn)方法制備K6P2W18O62 · XH2O0 (Contant, R. Inorg. Synth. 1990，27，104-111) 按化學(xué)計(jì)量比1 6稱取K6PJ18O62 · XH2O和正-四辛基溴化銨，分別配制成水溶液和二氯甲烷溶液，劇烈攪拌下將正-四辛基溴化銨的二氯甲烷溶液逐滴加到K6P2W18O62 · XH2O水溶液中，混合溶液攪拌120 240分鐘，靜置分層，用分液漏斗分出下層有機(jī)相并除去二氯甲烷，即得到[(n-C8H17) 4Ν]6Ρ2Μο18062 離子液體。實(shí)施例4 [ (n-C8H17) 4N] 6As2Mo18062 離子液體的制備按文獻(xiàn)方法制備K6A&Mo18062。(Contant, R. Inorg. Synth. 1990，27，104-111)按化學(xué)計(jì)量比1 6稱取K6As2Mo18O62和正-四辛基溴化銨，分別配制成水溶液和二氯甲烷溶液，劇烈攪拌下將正-四辛基溴化銨的二氯甲烷溶液逐滴加到K6As2Mo18O62 · XH2O水溶液中，混合溶液攪拌240分鐘，靜置分層，用分液漏斗分出下層有機(jī)相并除去二氯甲烷，即得到[(n-C8H17) 4Ν]6Α&Μο18062 離子液體。
權(quán)利要求
1.一類基于Dawson型多金屬氧酸鹽的離子液體的制備方法，其特征是具體包括以下步驟第一步按文獻(xiàn)(Contant，R. Inorg. Synth. 1990，27，104-111)方法合成所需 Dawson 型多金屬氧酸鹽；第二步按化學(xué)計(jì)量比6 1稱取正-四辛基溴化銨與Dawson型多金屬氧酸鹽，分別配制成二氯甲烷溶液和水溶液；第三步將正-四辛基溴化銨的二氯甲烷溶液滴加到Dawson型多金屬氧酸鹽的水溶液中，室溫下攪拌120 240分鐘，發(fā)生離子交換反應(yīng)，分出有機(jī)相并除去溶劑得到。
2.按權(quán)利要求1的方法制備的一類基于Dawson型多金屬氧酸鹽的離子液體，其特征是是由正-四辛基銨陽(yáng)離子和Dawson型多金屬氧酸鹽陰離子組成，具體組成分別為 [(n-C8H17) 4N]6X2M18062，其中 X 為 P、As，M 為 W、Mo。
全文摘要
本發(fā)明屬于化學(xué)材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一類基于Dawson型多金屬氧酸鹽的離子液體及其制備方法。該離子液體是由正-四辛基銨陽(yáng)離子和Dawson型多金屬氧酸鹽陰離子組成，具體組成分別為[(n-C8H17)4N]6X2M18O62，其中X為P、As，M為W、Mo，可作為催化劑或者溶劑。其制備方法先合成所需Dawson型多金屬氧酸鹽；按一定化學(xué)計(jì)量比稱取正-四辛基溴化銨與Dawson型多金屬氧酸鹽，分別配制成二氯甲烷溶液和水溶液；將正-四辛基溴化銨的二氯甲烷溶液滴加到Dawson型多金屬氧酸鹽的水溶液中，攪拌發(fā)生離子交換反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明所提供的這一類離子液體的制備思路，可以制備不同結(jié)構(gòu)和功能的基于多金屬氧酸鹽的離子液體。
文檔編號(hào)H01M10/0566GK102225899SQ20111009608
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者劉術(shù)霞, 苗駿, 蔣云霞 申請(qǐng)人:東北師范大學(xué)