專(zhuān)利名稱(chēng)：二甲基酰胺與硫氰酸鹽形成的離子液體及制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種離子液體，本發(fā)明也涉及一種離子液體的制備方法， 本發(fā)明還涉及這種離子液體的應(yīng)用。具體地說(shuō)是一種由有機(jī)溶劑與無(wú)機(jī)鹽反應(yīng) 生成的離子液體以及該離子液體的制備方法和應(yīng)用。(二) 背景技術(shù)離子液體是由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu)成的、在室溫或室溫附近 溫度下呈液體狀態(tài)的鹽類(lèi)。其低揮發(fā)性、低熔點(diǎn)、寬液程、寬的化學(xué)窗口、良 好的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能、高熱穩(wěn)定性及選擇性溶解能力等優(yōu)點(diǎn)，使其廣泛用于萃 取等分離操作過(guò)程；燃料電池、太陽(yáng)能電池、鋰電池等的制備；化學(xué)反應(yīng)尤其 是催化反應(yīng)的介質(zhì)；毛細(xì)管電泳、氣相色譜、液相色譜的電解質(zhì)添加劑或固定 相；以及航空航天領(lǐng)域的潤(rùn)滑材料等，應(yīng)用前景極為廣闊，是一類(lèi)不可多得的、 值得研究發(fā)展的新型綠色溶劑或"軟"功能材料。離子液體的陽(yáng)離子基本上有四類(lèi):烷基季銨離子[NR4]+;烷基季膦離子[PR4]+; 垸基取代的咪唑離子;烷基取代的吡啶離子簡(jiǎn)記為[Rpy]。根據(jù)負(fù)離子的不同可將 離子液體分為兩大類(lèi):一類(lèi)是含A1C1的鹵化鹽(正離子仍為上述4種,其中Cl也 可以用Br代替),這類(lèi)離子液體為混合物,對(duì)水和空氣敏感。另一類(lèi)離子液體與第 一類(lèi)不同，它的組成固定，大多數(shù)對(duì)水和空氣穩(wěn)定.這類(lèi)離子液體的負(fù)離子 多BF4 、 PF-6，也有TA-(CF3COO-) 、 HB-(C3F7COO-) 、 TfO-(CF3SCT3)、 NfO-(C4F9SO-3)、 SbF-6、 AsF6、 NCT2等。研究者可通過(guò)這些陰、陽(yáng)離子組合調(diào) 配出大量特定功能或結(jié)構(gòu)的離子液體。隨著離子液體研究種類(lèi)的增多，擬鹵素 離子SCN—作為離子液體的陰離子，二甲基酰胺(DMF)用于合成離子液體的陽(yáng) 離子的研究也相繼出現(xiàn)，而二者結(jié)合形成的離子液體尚未見(jiàn)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)。 目前大量離子液體展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景，但其高昂的價(jià)格是限制其工業(yè)化應(yīng) 用的一個(gè)重要瓶頸?，F(xiàn)文獻(xiàn)報(bào)道的一般離子液體的價(jià)格是常用有機(jī)溶劑的2倍 以上，特別是復(fù)分解反應(yīng)使用Ag鹽作原料，價(jià)格更是昂貴。此外，離子液體 的純化困難，然而離子液體的純化與否直接影響著其理化性質(zhì)及應(yīng)用，因此開(kāi) 發(fā)出價(jià)格低廉、純化簡(jiǎn)單的新型離子液體有著特殊而深遠(yuǎn)的意義。(三) 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種制備簡(jiǎn)便，原料易得，成本低，易純化的二甲基 酰胺與硫氰酸鹽形成的離子液體。本發(fā)明的目的也在于提供這種離子液體的制 備方法。本發(fā)明的目的還在于提供這種離子液體的應(yīng)用。本發(fā)明的離子液體是10-20g硫氰酸鉀或硫氰酸銨溶于100ml的N，N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中，反應(yīng)后得到的離子液體。其中以N,N-二甲基 甲酰胺與硫氰酸鉀的反應(yīng)為主。本發(fā)明的離子液體的制備方法為將10-20g硫氰酸鉀或硫氰酸銨無(wú)色晶體 加入到lOOmlN,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺無(wú)色透明液體中，攪拌， 在空氣中，自然光照下，18°C~25°C，反應(yīng)2 8小時(shí)，待溶液變?yōu)榉奂t色或桔黃 色，將反應(yīng)產(chǎn)物在真空度0.08MPa 0.1MPa減壓蒸餾純化制得離子液體。本發(fā)明的離子液體應(yīng)用于萃取分離苯-環(huán)己烷/正庚烷體系以及萃取精餾分 離苯-環(huán)己垸/正庚烷體系。制備本發(fā)明的離子液體所需的有機(jī)溶劑選自N,N-二甲基甲酰胺和N，N-二 甲基乙酰胺；無(wú)機(jī)鹽選自硫氰酸鉀和硫氰酸銨。其中以N,N-二甲基甲酰胺與硫 氰酸鉀的反應(yīng)為主，采用IR、 UV及DSC對(duì)本發(fā)明的離子液體進(jìn)行了檢測(cè)， DSC檢測(cè)表明該新型離子液體熔點(diǎn)為-8'C (其結(jié)果由附圖1-5說(shuō)明)。且該類(lèi)新 型離子液體的導(dǎo)電性良好，室溫下測(cè)得KSCN溶于DMF制得的離子液體的電 導(dǎo)率高達(dá)27.6ms/cm， NH4SCN溶于DMF制得的離子液體的電導(dǎo)率為 18.2ms/cm， KSCN溶于DMAC制得的離子液體的電導(dǎo)率為16.3ms/cm。本發(fā)明的制備方法，原料廉價(jià)易得、操作經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便、無(wú)需氣體保護(hù)、產(chǎn)品 易純化，具有廣闊的商業(yè)化前景。本發(fā)明的離子液體應(yīng)用于萃取分離苯-環(huán)己烷/正庚垸體系以及萃取精餾分 離苯-環(huán)己烷/正庚烷體系。此種方法不同于傳統(tǒng)的加鹽萃取精餾。其特征在于將 無(wú)機(jī)鹽加到有機(jī)溶劑中并非簡(jiǎn)單的溶解擴(kuò)散過(guò)程，而是發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，生成 了一種新型物質(zhì)，即離子液體。從分離系數(shù)和相對(duì)揮發(fā)度上反映出，該離子液 體的加入對(duì)苯-環(huán)己烷體系和苯-正庚烷體系均具有很好的分離效果。本發(fā)明提供的新型離子液體及其制備方法與應(yīng)用，和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有 如下顯著效果(1) 本發(fā)明提供的是一種新型的離子液體，開(kāi)發(fā)出了離子液體的新品種。(2) 此種新型離子液體的制備原料易得，成本較低；制備容易，純化簡(jiǎn)單； 適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用。4(3) 制備過(guò)程中無(wú)污染物的排放和副產(chǎn)物的產(chǎn)生，屬于綠色化工制備過(guò)程。(4) 本發(fā)明提供的新型離子液體用于萃取分離苯-環(huán)己烷/正庚烷體系(苯 的體積含量0~60%)以及萃取精餾分離苯-環(huán)己烷/正庚烷體系(苯的體積含量 0~55%)，具有很好的選擇分離效果，為萃取、萃取精餾等分離過(guò)程提供了一種優(yōu)良的質(zhì)量分離劑。(四)


圖1是KSCN的紅外譜圖； 圖2是DMF的紅外譜圖；圖3是KSCN與DMF形成的新型離子液體紅外譜圖；圖4是KSCN與DMF形成的新型離子液體紫外-可見(jiàn)光譜圖；圖5是KSCN與DMF形成的新型離子液體的DSC曲線(xiàn)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明通過(guò)以下實(shí)例加以說(shuō)明，但并非僅局限于此。 實(shí)施例1 萃取稱(chēng)取10g硫氰酸鉀溶于100mlN，N-二甲基甲酰胺，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙猓?室溫靜置8 h，溶液變?yōu)榉奂t色制得離子液體。將其加入萃取分離苯-正庚烷體 系，當(dāng)原料液中苯和正庚烷的體積比為1: 1，離子液體與原料體積比為1: 1 時(shí)，萃取后正庚烷的分配系數(shù)為10.17，苯的分配系數(shù)為1.22，選擇系數(shù)達(dá)8.32。實(shí)施例2萃取稱(chēng)取10g硫氰酸銨溶于100mlN，N-二甲基甲酰胺，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙猓?室溫靜置4h,溶液變?yōu)榉奂t色制得離子液體。將其加入萃取分離苯-環(huán)己烷體系，當(dāng)原料液中苯和環(huán)己烷的體積比為1: 1，離子液體與原料體積比為1: 1時(shí)，萃取后環(huán)己烷的分配系數(shù)為2.97，苯的分配系數(shù)為0.94，選擇系數(shù)為3.16。 實(shí)施例3萃取精餾稱(chēng)取18g硫氰酸鉀溶于100mlN，N-二甲基甲酰胺，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙猓?室溫靜置6h，溶液變?yōu)榉奂t色制得目標(biāo)離子液體。將該離子液體作為萃取精餾 所需的分離劑加入苯-環(huán)己垸體系中，當(dāng)原料液中苯和環(huán)己烷的體積比為1: 1， 離子液體與原料體積比為0.3: l時(shí)，萃取精餾分離苯和環(huán)己垸，其組分間的相 對(duì)揮發(fā)度增為2.17。
權(quán)利要求
1、一種二甲基酰胺與硫氰酸鹽形成的離子液體，其特征是它10-20g硫氰酸鉀或硫氰酸銨溶于100ml的N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺中，反應(yīng)后得到的離子液體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二甲基酰胺與硫氰酸鹽形成的離子液體，其特征 是它是N,N-二甲基甲酰胺與硫氰酸鉀反應(yīng)制得的離子液體。
3、 一種二甲基酰胺與硫氰酸鹽形成的離子液體的制備方法，其特征是將 10-20g硫氰酸鉀或硫氰酸銨無(wú)色晶體加入到100mlN,N-二甲基甲酰胺或N,N-二 甲基乙酰胺無(wú)色透明液體中，攪拌，在空氣中，自然光照下，18°C~25°C，反應(yīng) 2~8小時(shí)，待溶液變?yōu)榉奂t色或桔黃色，將反應(yīng)產(chǎn)物在真空度0.08MPa 0.1MPa減壓蒸餾純化制得離子液體。
4、 一種二甲基酰胺與硫氰酸鹽形成的離子液體的應(yīng)用，其特征是應(yīng)用于萃取分離苯-環(huán)己垸/正庚垸體系以及萃取精餾分離苯-環(huán)己垸/正庚烷體系。
全文摘要
本發(fā)明提供一種二甲基酰胺與硫氰酸鹽形成的離子液體及制備方法和應(yīng)用。將10-20g硫氰酸鉀或硫氰酸銨無(wú)色晶體加入到100mlN，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺無(wú)色透明液體中，攪拌，在空氣中，自然光照下，18℃～25℃，反應(yīng)2～8小時(shí)，待溶液變?yōu)榉奂t色或桔黃色，將反應(yīng)產(chǎn)物在真空度0.08MPa～0.1MPa減壓蒸餾純化制得離子液體。該離子液體應(yīng)用于萃取分離苯-環(huán)己烷/正庚烷體系以及萃取精餾分離苯-環(huán)己烷/正庚烷體系。制備原料易得，成本較低；制備容易，純化簡(jiǎn)單；適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用。具有很好的選擇分離效果，為萃取、萃取精餾等分離過(guò)程提供了一種優(yōu)良的質(zhì)量分離劑。
文檔編號(hào)C07C7/00GK101234994SQ200810063939
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者姚春艷, 楊曉光, 王曉宇, 董紅星, 文 袁, 趙文文 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)