功能化離子液體材料研究獲進展

圖1 鄰碳硼烷離子改性後得到透明的液體及其煅燒後得到的大孔材料

 

圖2 改性前後甲基紅在不同pH值水溶液中的顯色對比

 

圖3 低密度離子液體在水相中隨溫度上升（25-35℃）過程中的變化行為

中國科學院蘭州化學物理研究所綠色化學與催化中心在功能化離子液體材料研究方面取得系列進展。

 

該中心的研究人員利用傳統的無機碳硼烷材料進行陰離子功能化並和有機陽離子進行有效組合，獲得了一系列室溫下為液體的碳硼烷衍生的室溫離子液體材料。該類離子液體利用醚基的強柔韌性，提高了剛性碳硼烷類化合物的熔化熵，降低了熔點。比如，純碳硼烷在室溫下為固體、易升華，經過離子改性後得到了透明的粘度較小的液體（圖1），揮發性大大降低。此類化合物既保留了碳硼烷化合物的硼簇結構，又結合了離子液體的特殊性質，使得這類物質在臨床硼中子俘獲治療過程（BNCT）及在核反應堆處理過程中降低中子反應速度有潛在的應用價值。此外，在氮氣氛下經過高溫煅燒後，可以獲得有趣的中空結構的新型多孔硼碳材料。這一研究結果最近發表在《歐洲無機化學期刊》（Eur. J. Inorg. Chem.） (2011, 12, 1910-1920) 上。

 

進一步地，研究人員利用「離子液體改性材料」的理念，設計併合成了一系列離子液體改性的有機染料。該類離子型功能染料相比於傳統的有機染料（如甲基橙，甲基紅）熔點大大降低，且部分染料在室溫下呈液體。經過改性後的染料在水和有機溶劑中的溶解性能得到了改善，使得他們的應用範圍得到了進一步擴展。此類物質不僅表現出了良好的酸指示變色行為（圖2），而且其指示機理也發生了明顯不同。該研究成果發表在近期的《分析家》（Analyst） (2011, 136, 1302-1304) 上。

 

通過進行合理的陰陽離子液體設計，研究人員還成功合成出一系列新型的低密度功能化離子液體。通過調控離子液體的陽離子結構，可以對離子液體的密度、親/疏水性、電導率等性質進行調控。其中部分離子液體展現出和水相當的密度，通過溫度上升或下降，可以實現可逆的相反轉（圖3），作為感溫材料有潛在的應用價值。該研究成果發表在近期的《材料化學期刊》（

J. Mater. Chem.

）(2011, 21, 6864-6868) 上。（來源：中國科學院蘭州化學物理研究所 張慧玲）

 

 

 

 

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