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1、第四章第四章绿色溶色溶剂绿色溶剂的研究热点 超临界流体超临界流体 离子液体离子液体超临界流体 超临界流体定义超临界流体定义 超临界流体的发展超临界流体的发展 超临界流体的性质超临界流体的性质 超临界流体的应用超临界流体的应用 超临界流体的优点和局限超临界流体的优点和局限超临界流体超临界流体超临界流体超临界流体（SCFSCF）是指物质的是指物质的是指物质的是指物质的温度和压力分别处在其临界温度温度和压力分别处在其临界温度温度和压力分别处在其临界温度温度和压力分别处在其临界温度和临界压力和临界压力和临界压力和临界压力之上时的一种特殊的之上时的一种特殊的之上时的一种特殊的之上时的一种特殊的流体状态。
2、流体状态。流体状态。流体状态。超临界流体（超临界流体（Supercritical Fluid)压力压力/MPaOAC超临界超临界流体流体Tc=31.06温度温度/CPc=7.38固固液液气气CO2 的相图的相图高于临界温度和临界高于临界温度和临界压力而接近临界点状压力而接近临界点状态，称为态，称为超临界状态超临界状态超临界状态超临界状态。处于超临界状态时，气处于超临界状态时，气液两相性质非常接近，以液两相性质非常接近，以至于无法分辨。至于无法分辨。超临界流体的发展历程超临界流体的发展历程18221822年，年，年，年，Cagniard Cagniard 首次报道物质的临界现象。首次报道物质的临
3、界现象。首次报道物质的临界现象。首次报道物质的临界现象。18791879年，年，年，年，Hanny and Hogarth Hanny and Hogarth 发现了超临界流体对固体发现了超临界流体对固体发现了超临界流体对固体发现了超临界流体对固体有溶解能力，为超临界流体的应用提供了依据。有溶解能力，为超临界流体的应用提供了依据。有溶解能力，为超临界流体的应用提供了依据。有溶解能力，为超临界流体的应用提供了依据。19701970年，年，年，年，ZoselZosel采用采用采用采用sc-COsc-CO2 2萃取技术从咖啡豆提取咖啡萃取技术从咖啡豆提取咖啡萃取技术从咖啡豆提取咖啡萃取技术从咖啡豆提
4、取咖啡因，从此超临界流体的发展进入一个新阶段。因，从此超临界流体的发展进入一个新阶段。因，从此超临界流体的发展进入一个新阶段。因，从此超临界流体的发展进入一个新阶段。19921992年，年，年，年，Desimone Desimone 首先报道了首先报道了首先报道了首先报道了sc-COsc-CO2 2为溶剂，超临界为溶剂，超临界为溶剂，超临界为溶剂，超临界聚合反应，得到分子量达聚合反应，得到分子量达聚合反应，得到分子量达聚合反应，得到分子量达2727万的聚合物，开创了超临万的聚合物，开创了超临万的聚合物，开创了超临万的聚合物，开创了超临界界界界COCO2 2高分子合成的先河。高分子合成的先河。高
5、分子合成的先河。高分子合成的先河。超临界流体的性质超临界流体的性质物理物理特征特征密度密度 (g/cm3)粘度粘度(g/cm/s)扩散系数扩散系数 (cm2/s)气体气体(0.2-2)10-3(1-4)10-4 0.1-0.4液体液体 0.6-1.6(0.2-3)10-2(0.2-2)10-5SCF 0.2-0.9(1-9)10-4(0.2-0.7)10-3SCFSCF传递特性与气体，液体的特征比较传递特性与气体，液体的特征比较超临界流体的主要特性超临界流体的主要特性1 1密度类似液体，因而溶剂化能力很强，压力密度类似液体，因而溶剂化能力很强，压力和温度微小变化可导致其密度显著变化和温度微小变
6、化可导致其密度显著变化2 2压力和温度的变化均可改变相变压力和温度的变化均可改变相变3 3粘度粘度,扩散系数接近于气体扩散系数接近于气体,具有很强传递性能具有很强传递性能和运动速度和运动速度4 4介电常数，极化率和分子行为与气液两相均介电常数，极化率和分子行为与气液两相均有着明显的差别有着明显的差别超临界流体的应用超临界流体的应用 超临界萃取超临界萃取 超临界中化学反应超临界中化学反应超超临临界界聚聚合合反反应应 SCF 超超细细颗颗粒粒及及薄薄膜膜材材料料制制备备超临界流体萃取技术（超临界流体萃取技术（SCFE)萃取原理萃取原理超临界流体具有选择性溶超临界流体具有选择性溶解物质的能力，并随着
7、临解物质的能力，并随着临界条件（界条件（T，P）而变化。而变化。超临界流体可从混合物中超临界流体可从混合物中有选择地溶解其中的某些有选择地溶解其中的某些组分，然后通过减压，升组分，然后通过减压，升温或吸附将其分离析出。温或吸附将其分离析出。v 溶解能力决于密度。溶解能力决于密度。v 密度下降密度下降-溶解度下降，甚溶解度下降，甚至至丧丧失，溶解能力大大下降。失，溶解能力大大下降。可通过调节温度、压力来调可通过调节温度、压力来调节密度，从而调节溶解能力节密度，从而调节溶解能力超超临临界界流流体体萃萃取取的的应应用用医药工业医药工业化学工业化学工业食品工业食品工业化妆品香料化妆品香料中草药提取中草
8、药提取酶，纤维素精制酶，纤维素精制金属离子萃取金属离子萃取烃类分离烃类分离共沸物分离共沸物分离高分子化合物分离高分子化合物分离植物油脂萃取植物油脂萃取酒花萃取酒花萃取植物色素提取植物色素提取天然香料萃取天然香料萃取化妆品原料提取精制化妆品原料提取精制v 超临界超临界COCO2 2 最好的超临界萃取剂！最好的超临界萃取剂！二二 氧氧 化化 碳碳 气气 瓶瓶贮贮 罐罐夹夹带带剂剂罐罐萃萃 取取 釜釜解解 析析 釜釜解解 析析 釜釜分分 离离 柱柱箱箱冷冷计计量量流流泵泵压压高高泵泵压压高高 超临界流体萃取的流程超临界流体萃取的流程For example:For example:从咖啡豆中脱除咖啡因
9、从咖啡豆中脱除咖啡因超临界超临界CO2萃取的特点萃取的特点1 CO2超临界萃取具有广泛的适应性，特别对于天然物料超临界萃取具有广泛的适应性，特别对于天然物料的萃取，其产品称得上是的萃取，其产品称得上是100%纯天然产品。纯天然产品。2 可在较低温度下操作，特别适合于热敏性物质，完整可在较低温度下操作，特别适合于热敏性物质，完整保留生物活性，而且能把高沸点，低挥发度，易热解的保留生物活性，而且能把高沸点，低挥发度，易热解的物质分离出来。物质分离出来。3 溶剂没有污染，可以回收使用，简单方便，节省能源。溶剂没有污染，可以回收使用，简单方便，节省能源。4 须在高压下操作，设备与工艺要求高，一次性投资
10、比须在高压下操作，设备与工艺要求高，一次性投资比 较大。较大。超临界流体在制备超细颗粒及薄膜中的应用超临界流体在制备超细颗粒及薄膜中的应用超细微粒，特别是纳米级粒子的研制，在当前的高新技术中已成为一个热门领域，在材料，化工，轻工，冶金，电子，生物医学等领域得到广泛应用。超细微粒的制备方法有多种，一般是溶质从过饱和的溶液中沉积出来，形成结晶的或无定形的粉体。将超临界流体应用于超细微粒的制备过程是正在研究中的新技术。在超临界状态下，降低压力可以导致过饱和的产生，而且可以达到高的饱和率，固体溶质可从超临界溶液中结晶出来。由于这种过程在准均匀介质中进行，能够更准确地控制结晶过程，因此能够生产出平均粒径
11、很小的细微粒子。目前，常用的比较成熟的超临界流体沉积技术主要有两种：1、超临界溶液快速膨胀过程（RESS）2、超临界流体抗溶剂结晶过程（GAS）又叫反萃取结晶过程SCF快快速速膨膨胀胀过过程程SCF反反萃萃取取过过程程在超临界状态时，当含有难挥发组分的在超临界状态时，当含有难挥发组分的SCF通过毛细管等作快速膨胀，在极短通过毛细管等作快速膨胀，在极短时间内时间内10-5 S，组分在组分在SCF中过饱和度中过饱和度高达高达106倍，形成大量晶核，因而得到粒倍，形成大量晶核，因而得到粒径分布很窄，粒度极细的超细颗粒。主径分布很窄，粒度极细的超细颗粒。主要用于陶瓷原料要用于陶瓷原料SiO2，CeO2
12、等超细颗粒等超细颗粒的制备的制备.将含有某种溶质的溶液通过喷入将含有某种溶质的溶液通过喷入SCF，溶剂与溶剂与SCF互溶后，使溶液稀释膨胀，互溶后，使溶液稀释膨胀，降低原溶剂对溶质的溶解度，在短时间降低原溶剂对溶质的溶解度，在短时间内形成较大的过饱和度而使溶质结晶析内形成较大的过饱和度而使溶质结晶析出，得到纯度高，粒径分布均匀的超细出，得到纯度高，粒径分布均匀的超细颗粒。该技术成功用于微球制备颗粒。该技术成功用于微球制备,多微孔多微孔纤维和空心纤维的制备纤维和空心纤维的制备.需满足：结晶溶质不用于该SCF;该SCF在溶剂中有很大溶解度缓释微颗粒药剂旋风炸药 Rajaram A.Pai 最新报道
13、最新报道:采用嵌段共聚物采用嵌段共聚物(BCP)PEO-b-PPO-b-PEO copolymers为模板为模板,前体为正硅酸乙酯前体为正硅酸乙酯(TEOS),在在sc-CO2中于中于60,123bar,2小时小时,可得到高度规则有序中孔硅薄膜可得到高度规则有序中孔硅薄膜材料材料.同时还发现同时还发现,采用不同的采用不同的模板模板,可制备立方结构可制备立方结构,圆柱形结圆柱形结构以及六角形结构的中孔硅薄膜构以及六角形结构的中孔硅薄膜材料材料.Science 303,507(2004)(A and B)SEM micrographs showing the cross section of a
14、highly ordered mesoporous silicate film in sc-CO2.The images suggest a cubic structure which confirmed by XRD date(C)XRD patterns for the mesostructured silicate film,before(bottom)(consistent with a 3D cubic mesostructure with d spacings of 125.3,72.4 and 50.9),after(top)(a 3D cubic mesostructure w
15、ith d spacings of 93.5,53.7 and 37.9)removal of the template by calcination at 400 in air.(D)SEM micrographs showing the cross section of a highly ordered mesoporous silicate film exhibiting a cylindrical pore morphology.(template:PEO127-b-PPO48-b-PEO127)(template:PEO106-b-PPO70-b-PEO106)XRD pattern
16、s and TEM micrographs of a hexagonal array mesostructured silicate film.(template:PE9-b-PEO10)(A)Lower traces are XRD patterns for the film before calcination,consistent with a 3-dH mesostructure with lattice constant a=76.2 and c=126(c/a=1.653).upper traces are XRD patterns for the calcined film,co
17、nsistent with a 3-dH mesostructure with lattice constant a=59.7 and c=95.5(c/a=1.6).(B)Lattice image of a 3-dH mesostructure of the calcined film recorded along the(001)axis.(C)Lattice image consistent with the(211)zone axis.超临界流体的高分子聚合反应超临界流体的高分子聚合反应超临界超临界CO2中的聚合反应中的聚合反应单体单体 引发剂引发剂 聚合方法聚合方法 温度温度()压
18、力压力(Mp)分子量分子量(*103)1,1-二氢全氟代二氢全氟代 AIBN 溶液聚合溶液聚合 60 20.7 270辛基丙烯酸酯辛基丙烯酸酯丙烯酰胺丙烯酰胺 AIBN 乳液聚合乳液聚合 60 34.5 4920 7090丙烯酸丙烯酸 AIBN 沉淀聚合沉淀聚合 62 12.5 144 149苯乙烯苯乙烯 SnCl2 阳离子聚合阳离子聚合 100 24 4正冰片正冰片 Ru(H2O)6(TOS)开环聚合开环聚合 65 30 20 在超临界体系进行高分子合成与加工特点在超临界体系进行高分子合成与加工特点 1 不使用有害的有机溶剂避免了环境污染不使用有害的有机溶剂避免了环境污染 2 可改进高分子材
19、料的机械性能及加工性能可改进高分子材料的机械性能及加工性能 3 可按分子量的大小对产品进行分离可按分子量的大小对产品进行分离 4 可通过超临界多元流体对高分子材料进行可通过超临界多元流体对高分子材料进行 染色染色,加香及改性加香及改性 超临界流体化学反应超临界流体化学反应 超超临临界界流流体体 催化加氢催化加氢超临界水氧化反应超临界水氧化反应sc-CO2-氢甲氢甲酰化反应酰化反应Heck-Stille反应反应 催化加氢 不对称加氢不对称加氢90.5%81%ee 9.5%不饱和烯烃在不饱和烯烃在sc-CO2进行不对称加氢进行不对称加氢,具有很高的立体选择性具有很高的立体选择性,同时同时反应没有任
20、何碱参与反应没有任何碱参与,而无副产物生成而无副产物生成.Science 1995 JessopCO2加氢加氢 CO2+H2 HCOOHRu cat SC CO2 323Ksc-CO2 可以溶解三甲基膦配体的可以溶解三甲基膦配体的Ru催化剂催化剂,使其成为高分散均相体系使其成为高分散均相体系,而且还而且还可溶解大量可溶解大量H2,使体系达到高的使体系达到高的H2/CO2混合比混合比,Ru的加氢活性很高的加氢活性很高,比液相反应比液相反应提高提高1-2个数量级个数量级,是其他液相反应无法比拟的是其他液相反应无法比拟的.Chem.Rev 1999 Jessop sc-CO2氢甲酰化反应氢甲酰化反应
21、在超临界条件下在超临界条件下,此反应可以提高直链醛与支链醛的比例此反应可以提高直链醛与支链醛的比例,且反应速且反应速度比非极性溶剂中快度比非极性溶剂中快.原因是气体在原因是气体在sc-CO2中溶解度大而增加反应中溶解度大而增加反应物浓度的缘故物浓度的缘故.Science 2003 J coleHeck-Stille 反应反应在在sc-CO2中利用钯中利用钯-膦配合物催化碳膦配合物催化碳-碳偶合反应碳偶合反应,可得到比常规溶剂更高可得到比常规溶剂更高的转化率和选择性的转化率和选择性.由于钯由于钯-膦配合物在膦配合物在sc-CO2中溶解度大大提高中溶解度大大提高,从而从而使反应以均相催化进行使反应
22、以均相催化进行.Chimia 1999 Reetz(转化率转化率99%,选择性选择性99%)超临界水氧化反应超临界水氧化反应超临界水氧化是一种对有机废料处理的新技术超临界水氧化是一种对有机废料处理的新技术.优点是被处理的有机物和氧在超临界水中完全优点是被处理的有机物和氧在超临界水中完全互溶互溶,在在(400-600)时时,可使可使有机物迅速地转化有机物迅速地转化为水为水,N2,CO2和无机盐等无毒物质和无机盐等无毒物质,可处理酚可处理酚类化合物类化合物,卤代烃化合物等卤代烃化合物等.与传统湿式空气氧与传统湿式空气氧化法化法,焚烧法和焚烧法和生化处理法相生化处理法相比比,具有明显的优具有明显的优
23、势势.其他超临界流体o其它的超临界流体也可用作反应介质，例如：氢醌（对苯二酚）可在超临界甲醇介质中于350/120 bars下反应一小时进行单烷基化反应，非常干净地生成产物。only其他超临界流体o苯胺也能在同样条件下以98%的选择性进行单甲基化。与上述条件相同与上述条件相同超临界流体对化学反应几种效应超临界流体对化学反应几种效应1 可降低某些温度较高的氧化反应温度可降低某些温度较高的氧化反应温度2 提高或维持非均相催化剂的活性提高或维持非均相催化剂的活性3 提高反应速率提高反应速率,改变反应历程改变反应历程4 使反应得以在均相中进行使反应得以在均相中进行,并创造有利于产物从反并创造有利于产物
24、从反 应区移去的条件应区移去的条件,实现反应与分离的一体化实现反应与分离的一体化5采用无毒害的超临界流体为溶剂采用无毒害的超临界流体为溶剂,既有效的利用资既有效的利用资源源,又达到对环境友好的目的又达到对环境友好的目的超临界流体用作化学反应溶剂的优点o优点之一，是可以通过压力变化，在“象象气气相相”和和“象象液液相相”之间调节流体的性质，即通过压力变化，使其性质在接近于气体性质或接近于液体性质之间变化，这样为更好地实现化学反应提供了方便。o可通过调节压力来改变其密密度度，从而调节一些与密度相关的溶剂性质，如介电性、粘度等，这样就增大了对化学反应进行控制的能力和改变化学反应选择性的可能性。o超临
25、界流体又具有某些年个气体的优点，如粘度低、大的气体溶解度、大的扩散系数等，这对快速化学反应、尤其是扩散控制化学反应或包含有气体反应物的反应是十分有利的。超临界流体用作化学反应溶剂的优点o二氧化碳是超临界流体技术中最常用的溶剂，它的临界温度为31.5,可在室温下实现超临界操作；临界压力为7.37Mpa，也不算高，设备加工并不困难设备加工并不困难，能耗也较小。能耗也较小。o超临界二氧化碳对多数物质具有较较大大的的溶溶解解度度，而水在二氧化碳中的溶解度却很小，这些性质使得在近临界或超临界二氧化碳中分离有机物和水十分方便。o二氧化碳还具有不不可可燃燃、无无毒毒、化化学学性性质质稳稳定定、价价廉廉易易得
26、等优点。得等优点。o超临界二氧化碳的另一个优点是，二氧化碳不可能再被氧化，因而是理想的氧化反应的溶剂。o利用超临界二氧化碳中二氧化碳浓度高这一性质，使二氧化碳作为反应物的反应在超临界二氧化碳中进行，从而提高反应速度、甚至开发出新的反应.超临界流体用作化学反应溶剂的优点超临界二氧化碳作化学反应溶剂的局限o不能用超临界二氧化碳作离子间反应的溶剂，也不能用超临界二氧化碳作用离子作催化剂的反应。由于盐类不溶于超临界二氧化碳中由于盐类不溶于超临界二氧化碳中o因此，要克服这一限制，可采用螯合剂、相转移剂或高亲脂性离子来把离子物种引入超临界二氧化碳中，也可将金属离子转变为中性络合物，然后把其引入超临界二氧化
27、碳中。超临界二氧化碳作化学反应溶剂的局限o不能用作路易斯碱反应物的溶剂。二氧化碳是亲电性的，它会与 一些路易斯碱发生化学反应。超临界流体发展前景超临界流体发展前景超临界流体技术是一种具有广阔应有前超临界流体技术是一种具有广阔应有前景的景的“绿色工艺绿色工艺”,符合当今世界注重可符合当今世界注重可持续发展的潮流持续发展的潮流,为正在兴起的为正在兴起的“绿色绿色化学化学”提供一个新的思路提供一个新的思路.将在高分子将在高分子聚合聚合,有机反应有机反应,酶催化反应酶催化反应,材料制备材料制备等方面得到广泛应有等方面得到广泛应有.超临界流体技术超临界流体技术的前途是诱人的的前途是诱人的,必将得到更大发
28、展必将得到更大发展.绿色溶剂离子液体 v19401940年代，年代，TesasTesas的的Frank Frank KurleyKurley 和和 Tom Tom Wier Wier 在寻找一种温和条件在寻找一种温和条件电解电解AlAl2 2O O3 3时，把时，把N-N-烷基吡啶加入烷基吡啶加入AlClAlCl3 3中，加热试管后奇怪的现象发中，加热试管后奇怪的现象发生了，两固体的混合物自发地形成生了，两固体的混合物自发地形成了清澈透明的液体。了清澈透明的液体。o在这样一个偶然的机会下发现的离子液体给化学研究提供了一个全新的领域，而且有望给面临污染，安全等重重问题的现代工业带来突破性进展。1
29、990年代中期以来，伴随着绿色化学概念的提出，离子液体的研究在全世界范围掀起了热潮。离子液体的原型o离子液体即在室温或室温附近温度下呈液态的离子液体即在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，又称为由离子构成的物质，又称为:室温离子液体，室温离子液体，室温熔融盐，有机离子液体等。室温熔融盐，有机离子液体等。离子液体（ionic liquids）定义目前还无统一的名称，但倾向于简称离子液体。离子液体的分类o离子液体通常是有机阳离子和无机阴离子构成的，有机阳离子和无机阴离子都可以有很多变化，因此，离子液体的种类十分繁多。有机阳离子有机阳离子有机阳离子有机阳离子无机阴离子无机阴离子无机阴离子无
30、机阴离子离子液体也是根据有机阳离子和无机阴离子的不同而分类的目前研究的离子液体中正离子主要有四大类：目前研究的离子液体中正离子主要有四大类：烷基季铵离子：NRNRx xHH4-x4-x+烷基季鏻离子：PRPRx xHH4-x4-x+N-烷基取代的吡啶离子：RPYRPY+1，3-二烷基取代的咪唑离子：R R1 1R R2 2IMIM+1-丁基-3-甲基咪唑离子记为BMIM+,1-乙基-3-甲基咪唑离子记为EMIM+,若二位上还有取代基R2，则简记为R1R2R3IM+如1，2-二甲基-3-丙基咪唑离子记为MMPIM+For example负离子也分为两大类负离子也分为两大类 一、氯化盐一、氯化盐+
31、AlClAlCl3 3(其中其中ClCl也可用也可用BrBr代替代替)如BMIMCl-AlCl3，或记为BMIM AlCl4o其制备方法是将固体的氯化盐与AlCl3混合即可得液态的离子液体，但放热量大，通常可交替将两种固体一点一点加入已制好的同种离子液体中以利于散热。当当AlCl3的的摩摩尔尔分分数数x=0.5时时为为中中性性的的；x 0.5时为酸性。时为酸性。o此类离子液体研究的较早，具有离子液体的许多优点，但其缺点是对水极其敏感，需要完全控制在真空或惰性气氛下进行处理和使用，质子和氧化物杂质的存在对在该类离子液体中的化学反应有决定性的影响，此外因AlCl3遇水会放出HCl，对皮肤有刺激作用
32、。负离子也分为两大类负离子也分为两大类二、新离子液体二、新离子液体 Wikes于1992年发现这类离子液体不同于AlCl3离子液体，其组成是固定的，而且其中许多品种对水、对空气都是稳定的，因此近几年取得了令人惊异的进展。其正离子多为烷基取代的咪唑离子，如BMIM+,负离子多用BF4-,PF6-,也有CF3SO3-,(CF3SO2)2N-,CF3COO-等.可操作温度范围大（可操作温度范围大（4030040300）溶解度可调节溶解度可调节其酸度可调至超强酸其酸度可调至超强酸 蒸气压很小蒸气压很小对水敏感但能容忍对水敏感但能容忍热稳定性、化学稳定性较好热稳定性、化学稳定性较好相对便宜且易于制备相对
33、便宜且易于制备 较宽的电化学稳定电位窗口较宽的电化学稳定电位窗口 离子溶液优点离子溶液优点离子溶液的应用离子溶液的应用 离离子子液液体体分离过程分离过程化学反应化学反应电化学领域电化学领域兼为溶剂和催化剂兼为溶剂和催化剂在分离过程中的应用在分离过程中的应用 o传统的液-液分离中往往使用有机-水相或有机-有机两相分离，有毒、易燃、挥发的有机溶剂的存在不得不对安全措施高投入，尽管如此，仍不能保证除去有机残留物质带来的环境污染。o离子液体以其对有机无机物的高溶解度，高库仑引力导致的低蒸汽压，与水不混溶等特点，非常适合于从水相中萃取有机、无机物质，正引起广泛的注意，成为新型的液-液萃取溶剂。在分离过程
34、中的应用在分离过程中的应用oU.S.Roger等人对甲苯、苯胺、苯甲酸、氯苯等苯的衍生物在离子液体BMIMBF6相与水相中的分配系数进行了研究，并与其在辛醇/水间的分配进行比较，得到了两者的对应关系。o用BMIMBF6替代传统有机溶剂，具有不溶于水，不挥发，蒸馏过程不损失，可反复循环使用，不污染水相和大气等优势。在分离过程中的应用在分离过程中的应用o单以离子液体萃取金属离子时，分配系数较低，但通过引入其他金属萃取剂可以获得很好的效果。o例如：用1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚可将金属离子从水相萃取到离子液体BMIMBF6相中，用冠醚可将A、A族金属离子从水相萃取到离子液体相。在分离过程中的应用在
35、分离过程中的应用o室温离子液体直接萃取低挥发性有机物时，会存在离子液体和有机物的分离困难，这时可采用超临界流体将有机物分离，这是两种绿色过程的结合。例如：以BMIMBF6为离子液体，用CO2超临界流体，萘为不挥发溶质的萃取过程。在分离过程中的应用在分离过程中的应用o目前已开发出来的离子液体，作用如有机溶剂，已可溶解广泛的有机分子，包括原油、墨汁、塑料，甚至DNA。它可帮助工业合成，在300条件下有良好的热稳定性。o离子液体可溶解不带电荷的共价键分子，比如非极性的苯可50%（V/V）溶于AlCl4-为基础的离子液体。从理论上向化学家的“拇指规则”即“like dissolves like”（相似
36、相溶）提出了挑战！o也可用离子液体从水体中去除有毒重金属，如汞：Hg2+摘自摘自ES&T,Oct.1,2001,410A在电化学领域的应用在电化学领域的应用 o由于离离离离子子子子液液液液体体体体固有的离子导电性，不挥发，不燃烧，电化学窗口(4V)比电解质水溶液大很多的特性，可以减轻自放电，作电池电解质不用像熔盐一样的高温，可用于制造新型高性能电池。由离子组成，导电性好！用作锂电池的电解液在电化学领域的应用在电化学领域的应用o瑞士的科学家们研究用离子液体做太太太太阳阳阳阳能能能能电电电电池池池池的电解质，因其蒸汽压极低，粘度低，导电性高，有大的电化学窗口，在水和氧气存在下有热稳定性，化学稳定性
37、及耐强酸的特点，特别适用于应排除水气且长期操作的电化学系统，适用于要求高导电性，低蒸汽压得光电池。实现人工光合作用的器件实现人工光合作用的器件o传传统统的的光光电电池池中中使使用用的的电电解解液液，由由于于易易挥挥发发，或或与与水水和和氧氧气气相相互作用，影响了光电池的性能互作用，影响了光电池的性能在电化学领域的应用在电化学领域的应用o固体电解质因其不流动比液体电解质使用方便。而高分子电解质使用更方便，因其具有高分子的机械性能，易于制成各种形状。o传统的高分子电解质有两类：一类是无机盐电解质分散在高分子中，有的要加入添加剂，以高分子为固态溶液，如聚醚高分子电解质；另一类离子交换树脂则需含浸适当
38、的溶液。o为得到高离子导电聚合物，在高分子中引入离子液体，制成高离子导电聚合物，并应用于燃料电池和双电层电容器等电子元器件中。在化学反应中的应用在化学反应中的应用以离子液体作为反应系统的溶剂有如下一些好处：1、首先，为化学反应提供了一个不同于传统分子溶剂的环境，可改变反应机理是催化剂活性、稳定性更好，转化率、选择性更高。离子液体的种类多，选择余地大。2、将催化剂溶于离子液体中，与离子液体一起循环利用，使催化剂兼有均相催化效率高，多相催化易分离的优点。3、产物分离可用倾析，萃取，蒸馏等方法，因离子液体无蒸汽压，液相温度范围宽，使分离易于进行。For example 离子液体在F-C反应中的应用o
39、采用氯铝酸盐离子液体，当x0.5时，离子液体显酸性。在反应中既为溶剂，也为催化剂。o离子液体既为溶剂，又为催化剂o烯烃的转化率大于90%，烷基萘选择性为100%o反应产物与离子液体不溶分层，可简单倾析分离o酶催化的有机反应具有用量少、速度快、选择性高的特点。多年来，人们一直试图解决酶的固定化和在有机溶剂中失活的问题，用离子液体是一个很好的解决办法。oSeddon等成功的用脂肪酶进行了酯交换、水解等反应。结果显示：酶在离子液体BMIMPF6，BMIMBF4中是稳定的。目前，他们正研究离子液体中酶催化下聚酯的合成。For example 离子液体中酶催化有机反应离子液体中酶催化有机反应o美国Uni
40、v.of Pittsburgh大学，荷兰的Delft技术大学，北爱尔兰的Queess Univ.of Belfast等校的科学家几乎同时实现了在离子液体介质中进行酶催化反应。o以匹兹堡大学Dr.Markus Erbeldinger研究组的工作为例，他们在室温下于离子液体中用酶催化反应合成了甜味素天门冬酰胺。离子液体中酶催化有机反应Carbobenzoxy-L-aspartate(苄酯基苄酯基-L-天冬氨酸盐）天冬氨酸盐）L-phenylalanine methyl esterL-苯基丙氨酸甲酯苯基丙氨酸甲酯Thermolysin嗜热菌蛋白酶嗜热菌蛋白酶Ionic liquidProtecting group(Z)Z-Aspartame,Z-天门冬酰胺天门冬酰胺95%产率产率o离子液体被称为“绿色溶剂”，“绿色介质”。进一步扩大离子液体的应用，取代传统的有毒有害的溶剂，进而发展高效，安全的绿色反应过程，是目前乃至今后一段时间各国科学家研究的重点。虽然关于离子液体的实验研究已经很多，但实现工业化的较少。离子液体中传质，传热规律及循环，再生等关键问题仍有待解决。谢谢！