專利名稱：陰離子為[oh]離子液體的電化學(xué)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陰離子為[OH]-離子液體的電化學(xué)制備方法。
背景技術(shù)：
離子液體是一種新興的溶劑和反應(yīng)介質(zhì)。由于其不揮發(fā)、結(jié)構(gòu)可設(shè)計等獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，離子液體在萃取分離、催化反應(yīng)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊，有望在21世紀(jì)取代易揮發(fā)對環(huán)境有害的傳統(tǒng)有機(jī)溶劑。
離子液體的制備目前均是采用離子交換的制備方法，例如，[bmim][BF4]即是[bmim][Cl]與NaBF4在水溶液中先實現(xiàn)離子交換，再通過有機(jī)溶劑如二氯甲烷萃取的方法制備得到。這種方法制備得到的離子液體經(jīng)常因為不能實現(xiàn)離子的完全交換，導(dǎo)致制備的離子液體含有雜質(zhì)離子。這一點在最近報道的氨基酸離子液體制備中被著重提出，作為改進(jìn)，該作者采取了將溴離子為陰離子的咪唑類離子液體通過陰離子交換柱把溴離子交換為氫氧根離子，然后與氨基酸通過中和反應(yīng)制備得到純凈的氨基酸離子液體。
但是，離子交換樹脂在離子交換操作時，要消耗大量的水、氫氧化鈉、鹽酸用于樹脂的再生，得到的濃度很稀的產(chǎn)物溶液要蒸發(fā)除去水溶劑，這無疑增加了該制備工藝的成本，排放的廢水對環(huán)境也會造成污染。
眾所周知，氯堿工業(yè)采用了電化學(xué)制備工藝，將NaCl通過膜電解的方法制備得到了純凈的氫氧化鈉、氫氣和氯氣。采用電化學(xué)方法來制備離子液體，才能從根本上降低工藝的成本，實現(xiàn)對環(huán)境的零污染排放。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用電化學(xué)電解的方法，實現(xiàn)了陰離子為[OH]-離子液體的電化學(xué)制備。
本發(fā)明中的離子液體前驅(qū)體是一種以鹵素類陰離子為陰離子的離子液體，該離子液體前驅(qū)體的陰離子(如溴離子)在陽極失去電子析出鹵素單質(zhì)(如溴)，同時在陰極析出氫氣和生成氫氧根離子。由于采用了膜電解，即陰膜和陽膜，對應(yīng)的離子只能選擇性的穿過膜到達(dá)對應(yīng)的電極室，因此生成的產(chǎn)物如溴和氫氧離子不會發(fā)生反應(yīng)污染最終制備的陰離子為[OH]-的離子液體。
由于該制備工藝中僅僅消耗了電能，成本低，對環(huán)境零污染排放，因此真正實現(xiàn)了離子液體的綠色制備。
具體實施例方式本發(fā)明用以下實施例說明，但本發(fā)明并不限于下述實施例，在不脫離前后所述宗旨的范圍下，變化實施都包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
實施例1將[P(C4H9)4][Br]置入電解槽中陰膜和陽膜之間的原料室，陰極室和陽極室均添加去離子水，通直流電進(jìn)行電解。[P(C4H9)4]+通過陽膜進(jìn)入陰極室，[Br]-通過陰膜進(jìn)入陽極室，陽極上溴離子失去電子析出溴單質(zhì)，陰極上氫氣析出，并生成氫氧根離子，從而得到[P(C4H9)4][OH]。產(chǎn)率可達(dá)到100％，電流效率大于95％。
實施例2將[P(C4H9)4][Cl]置入電解槽中陰膜和陽膜之間的原料室，陰極室和陽極室均添加去離子水，通直流電進(jìn)行電解。[P(C4H9)4]+通過陽膜進(jìn)入陰極室，[Cl]-通過陰膜進(jìn)入陽極室，陽極上氯離子失去電子析出氯單質(zhì)，陰極上氫氣析出，并生成氫氧根離子，從而得到[P(C4H9)4][OH]。產(chǎn)率可達(dá)到100％，電流效率大于95％。
實施例3將[EMIM][Br]置入電解槽中陰膜和陽膜之間的原料室，陰極室和陽極室均添加去離子水，通直流電進(jìn)行電解。[EMIM]+通過陽膜進(jìn)入陰極室，[Br]-通過陰膜進(jìn)入陽極室，陽極上溴離子失去電子析出溴單質(zhì)，陰極上氫氣析出，并生成氫氧根離子，從而得到[EMIM][OH]。產(chǎn)率可達(dá)到100％，電流效率大于95％。
實施例4將[BMIM][Br]置入電解槽中陰膜和陽膜之間的原料室，陰極室和陽極室均添加去離子水，通直流電進(jìn)行電解。[BMIM]+通過陽膜進(jìn)入陰極室，[Br]-通過陰膜進(jìn)入陽極室，陽極上溴離子失去電子析出溴單質(zhì)，陰極上氫氣析出，并生成氫氧根離子，從而得到[BMIM][OH]。產(chǎn)率可達(dá)到100％，電流效率大于95％。
實施例5將[HMIM][Br]置入電解槽中陰膜和陽膜之間的原料室，陰極室和陽極室均添加去離子水，通直流電進(jìn)行電解。[HMIM]+通過陽膜進(jìn)入陰極室，[Br]-通過陰膜進(jìn)入陽極室，陽極上溴離子失去電子析出溴單質(zhì)，陰極上氫氣析出，并生成氫氧根離子，從而得到[HMIM][OH]。產(chǎn)率可達(dá)到100％，電流效率大于95％。
實施例6將[HMIM][Cl]置入電解槽中陰膜和陽膜之間的原料室，陰極室和陽極室均添加去離子水，通直流電進(jìn)行電解。[HMIM]+通過陽膜進(jìn)入陰極室，[Cl]-通過陰膜進(jìn)入陽極室，陽極上氯離子失去電子析出氯單質(zhì)，陰極上氫氣析出，并生成氫氧根離子，從而得到[HMIM][OH]。產(chǎn)率可達(dá)到100％，電流效率大于95％。
實施例7將[N(C4H9)4][Cl]置入電解槽中陰膜和陽膜之間的原料室，陰極室和陽極室均添加去離子水，通直流電進(jìn)行電解。[N(C4H9)4]+通過陽膜進(jìn)入陰極室，[Cl]-通過陰膜進(jìn)入陽極室，陽極上氯離子失去電子析出氯單質(zhì)，陰極上氫氣析出，并生成氫氧根離子，從而得到[N(C4H9)4][OH]。產(chǎn)率可達(dá)到100％，電流效率大于95％。
實施例8將[P(C15H31)4][Cl]置入電解槽中陰膜和陽膜之間的原料室，陰極室和陽極室均添加去離子水，通直流電進(jìn)行電解。[P(C15H31)4]+通過陽膜進(jìn)入陰極室，[Cl]-通過陰膜進(jìn)入陽極室，陽極上氯離子失去電子析出氯單質(zhì)，陰極上氫氣析出，并生成氫氧根離子，從而得到[P(C15H31)4][OH]。產(chǎn)率可達(dá)到100％，電流效率大于95％。
實施例9將[P(C12H25)1(C4H9)3][Cl]置入電解槽中陰膜和陽膜之間的原料室，陰極室和陽極室均添加去離子水，通直流電進(jìn)行電解。[P(C12H25)1(C4H9)3]+通過陽膜進(jìn)入陰極室，[Cl]-通過陰膜進(jìn)入陽極室，陽極上氯離子失去電子析出氯單質(zhì)，陰極上氫氣析出，并生成氫氧根離子，從而得到[P(C12H25)1(C4H9)3][OH]。產(chǎn)率可達(dá)到100％，電流效率大于95％。
權(quán)利要求
1.[OH]-離子為陰離子的離子液體的電化學(xué)制備方法，其特征是鹵素離子為陰離子的離子液體通過電化學(xué)電解的方法，在陽極析出鹵素單質(zhì)，在陰極析出氫氣并生成氫氧根離子，由于采用了膜電解，即陰膜和陽膜，對應(yīng)的離子只能選擇性的穿過膜到達(dá)對應(yīng)的電極室，最終制備得到陰離子為[OH]-的離子液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，所使用鹵素離子為陰離子的離子液體的陽離子為膦類化合物、咪唑類化合物、胺類化合物等(陽離子上的有機(jī)取代基團(tuán)包括烷烴類、烯烴類、芳烴類、雜環(huán)類等有機(jī)基團(tuán)，可以相同也可以不同)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，鹵素離子為Br-、Cl-、I-、F-。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述，電解可以采用單電解池或多電解池并聯(lián)或串連操作如三室兩膜(陰極室，陽極室，填料室；陰膜和陽膜)電解。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述，電解的溫度在253.15K-373.15K之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述，電解電極包括鈦電極、鉑電極、鎳電極、石墨電極、不銹鋼電極等電極，根據(jù)電解需要，可通過對電極加以修飾以提高電極效率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述，電解包括恒流電解和恒壓電解兩種方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述，在恒壓或恒流電解條件下，陰膜只允許陰離子通過，陽膜只允許陽離子通過，從而可以避免產(chǎn)物的交叉污染，保證能得到純凈的新型離子液體。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述，膦類化合物、咪唑類化合物、胺類化合物等陽離子的脂肪鏈有機(jī)取代基團(tuán)的碳數(shù)在1-18之間。
全文摘要
本發(fā)明中的離子液體前驅(qū)體是一種以鹵素類陰離子為陰離子的離子液體，該離子液體前驅(qū)體的陰離子(如溴離子)在陽極失去電子析出鹵素單質(zhì)(如溴)，同時在陰極析出氫氣和生成氫氧根離子。由于采用了膜電解，即陰膜和陽膜，對應(yīng)的離子只能選擇性的穿過膜到達(dá)對應(yīng)的電極室，因此生成的產(chǎn)物如溴和氫氧離子不會發(fā)生反應(yīng)污染最終制備的陰離子為[OH]
文檔編號C25B1/00GK1710148SQ20051007232
公開日2005年12月21日 申請日期2005年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月30日
發(fā)明者張建敏, 張鎖江 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所