Ionische Flüssigkeiten
Reichhaltige Erfahrung
Mit jahrzehntelanger Erfahrung in der Erforschung, Herstellung und Vermarktung organischer Chemikalien haben wir uns zu einem globalen Anbieter für chemische Forschung, Entwicklung und Herstellung entwickelt.
Professionelles Team
Genie Chemical verfügt über ein hochqualifiziertes Forschungs- und Entwicklungsteam mit mehr als 200 Mitarbeitern.
One-{0}}Service aus einer Hand
Qualitätsprüfung, Produktionskontrolle und After-Sales-Service bieten alles aus einer Hand.
QC
Das Unternehmen hat die ISO 9001-Zertifizierung erhalten und ein eigenes Testzentrum eingerichtet, um in allen Phasen des Produktionsprozesses strenge Qualitätskontrollstandards umzusetzen. Qualitätsinspektoren überwachen den Produktionsprozess jedes Produkts genau, um die Qualität des endgültigen chemischen Produkts sicherzustellen.
Was sind ionische Flüssigkeiten?
Unter ionischen Flüssigkeiten versteht man ionische Verbindungen im flüssigen Zustand oder ionische Verbindungen, deren Schmelzpunkt unter einer bestimmten Temperatur liegt. Normale Flüssigkeiten wie Wasser und Benzin bestehen hauptsächlich aus elektrisch neutralen Molekülen; Ionische Flüssigkeiten bestehen jedoch hauptsächlich aus geladenen Ionen und kurzlebigen Ionenpaaren. Ionische Flüssigkeiten haben viele Einsatzmöglichkeiten; Sie sind ausgezeichnete Lösungsmittel und können als ionisierende Spezies wirken. Besonders flüssige Salze bei Raumtemperatur sind für Batterieanwendungen sehr wichtig.
Vorteile ionischer Flüssigkeiten
Die Materialien mit den höchsten Leitfähigkeiten, 1-Ethyl-3-methylimi-dazoliumthiocyanat und Dicyanamid, zeigten die niedrigsten elektrochemischen Stabilitäten. Dennoch sind diese Materialien gute Kandidaten für den Einsatz in allen Anwendungen, bei denen eine hohe Leitfähigkeit in Kombination mit thermischer Stabilität und Nichtflüchtigkeit erforderlich ist, z. B. 1-Dodecyl-3-methylimidazoliumiodid (Produkt Nr. . 18289) in farbstoffsensibilisierten Solarzellen.
Die elektrochemisch stabilsten Materialien mit vergleichbar kleinen Leitfähigkeiten (N-Butyl-N-methylpyrrolidinium bis(trifluormethyl-sulfonyl)imid (Produkt Nr.. 40963), Triethylsulfonium bis(trifluormethyl-sulfonyl)imid (Produkt Nr.. 08748) und N-Methyl-N-trioctylammonium Bis(trifluormethylsulfonyl)imid (Produktnr. . 00797) Diese Materialien sind gute Elektrolyte für die Verwendung in Batterien,3 Brennstoffzellen,4 Metallabscheidung5 und elektrochemischer Synthese von Nano--Partikeln.6
Für Anwendungen, bei denen Leitfähigkeit und elektrochemische Stabilität erforderlich sind (z. B. Superkondensatoren7 oder Sensoren8), sind ionische Flüssigkeiten auf Imidazolium--Basis mit stabilen Anionen (z. B. Tetrafluorborat oder Trifluormethylsulfonat) die Materialien der Wahl.
Arten ionischer Flüssigkeiten
Ionische Flüssigkeiten bei Raumtemperatur (RTILs)
Ionische Flüssigkeiten bei Raumtemperatur (RTILs) bestehen aus sperrigen und asymmetrischen organischen Kationen wie 1-Alkyl-3-Methylimidazolium, 1-Alkylpyridinium, N-Methyl-N-Alkylpyrrolidinium und Ammoniumionen. Phosphoniumkationen kommen seltener vor, bieten jedoch einige vorteilhafte Eigenschaften. Es wird ein breites Spektrum an Anionen eingesetzt, das von einfachen Halogeniden, die im Allgemeinen hohe Schmelzpunkte aufweisen, über anorganische Anionen wie Tetrafluorborat und Hexafluorphosphat bis hin zu großen organischen Anionen wie Bistriflimid, Triflat oder Tosylat reicht.
Ionische Flüssigkeiten mit niedriger Temperatur (unter 130 K)
Ionische Flüssigkeiten mit niedriger Temperatur (unter 130 K) wurden als Flüssigkeitsbasis für ein sich drehendes Flüssigkeitsspiegelteleskop mit extrem großem Durchmesser vorgeschlagen, das auf dem Erdmond basieren soll. Polymerisierte ionische Flüssigkeiten, Poly(ionische Flüssigkeiten) oder polymere ionische Flüssigkeiten, alle abgekürzt als PIL, sind die polymere Form ionischer Flüssigkeiten. Sie haben die Hälfte der Ionizität von ionischen Flüssigkeiten, da ein Ion als Polymereinheit fixiert ist, um eine Polymerkette zu bilden.
Magnetische ionische Flüssigkeiten
Magnetische ionische Flüssigkeiten können durch den Einbau paramagnetischer Elemente in ionische Flüssigkeitsmoleküle synthetisiert werden. Ein Beispiel ist 1-Butyl-3-methylimidazoliumtetrachloroferrat.
Anwendung ionischer Flüssigkeiten
Anwendung ionischer Flüssigkeiten in der Abwasserbehandlung
Die ionische Flüssigkeit wird durch schwache Wasserstoffbrückenbindungen (C - H … π) gebildet, die mit organischen Verbindungen wie aromatischen Verbindungen im Ölfeldabwasser interagieren, um sie in ionische Flüssigkeiten zu bringen und flüssige Einschlusskomplexe zu bilden, die aus Ölfeldabwasser extrahiert werden können: . 1-Butyl-3-methylimidazoliumhexafluorphosphat[BMIM][PF6],1-Hexyl-3-methylimidazoliumhexafluorphosphat ([HMIM][PF6]) und 1-Octyl-3-methylimidazoliumhexafluorphosphat ([OMIM][PF6]) können diese ionischen Flüssigkeiten Ölfeldabwässer effektiv behandeln. Und mit der Zunahme der Alkylkettenlänge der Imidazolgruppe stieg die Energierate zur CSB-Entfernung des Abwassers auf 80 %. Auch diese ionischen Flüssigkeiten können recycelt werden.
Anwendung ionischer Flüssigkeiten bei der Entschwefelung
Das einsame Elektronenpaar an den Stickstoffatomen in ionischen Flüssigkeiten macht sie polar. Allerdings ist die π-Elektronenwolkendichte von Thiophensulfid in Öl hoch. Nach dem Kontakt der ionischen Flüssigkeit mit Thiophensulfid induziert die Dispersions-π-Bindung der ionischen Flüssigkeiten eine Polarisation. Die polarisierte π-Bindung und die große π-Bindung des Imidazolrings oder Pyridinrings erzeugen einen π-π-Komplexierungseffekt, der die Kraft zwischen ionischer Flüssigkeit und aromatischem Sulfid verstärkt. Dieses Phänomen erleichtert die Extraktion in die ionische Flüssigkeitsphase. Das Anion ionischer Flüssigkeiten kann auch eine „Stapel“-Struktur bilden, und Sulfidmoleküle können in die „Stapel“-Struktur eingefügt werden, um einen Einschlusskomplex in der flüssigen Phase zu bilden und den Zweck der Entschwefelung zu erreichen.
Anwendung ionischer Flüssigkeiten bei der Ansäuerung
Ionische Flüssigkeiten können mit Wasser reagieren und Säuren bilden, die die Formation ansäuern. Die ionische Flüssigkeit 1,3-Dialkylimidazol-AlCl3 und Wasser werden jeweils in die Schicht injiziert und bilden dann bei Kontakt in der Schicht Säure. Der größte Teil der Säure dringt weiter in die Formation ein und verlangsamt die Versauerung der Formation. Es ist umweltfreundlich und vermeidet Korrosion durch Säurekontakt mit Geräten.
Anwendung ionischer Flüssigkeiten bei der Demulgierung
Ionische Flüssigkeiten können die Grenzflächenspannung der Emulsion verringern. Es neutralisiert das geladene Material in der Emulsion, verringert die elektrostatische Abstoßung zwischen Wassertröpfchen und fördert die Koaleszenz der Wassertröpfchen. Zwischen der ionischen Flüssigkeit und dem starren Film aus Wassertröpfchen bilden sich Wasserstoffbrückenbindungen. Währenddessen wird der starre Film durch ionische Flüssigkeiten ersetzt und wiederum durch elektrostatische Wechselwirkung aufgebrochen. Bei diesem Mechanismus werden Kanäle zwischen dispergierten Wassertröpfchen gebildet, die die Größe der Wassertröpfchen erhöhen und somit einen Demulgierungseffekt bewirken.
Viele ionische Flüssigkeiten sind stabil, weil sie wie größere, komplexere Spezies konkurrierende intermolekulare Kräfte haben, die eine Art Selbstorganisation vorantreiben. Das heißt, ionische Flüssigkeiten sind häufig auf einer supramolekularen, aber immer noch nanometergroßen Skala strukturiert; Kationen und Anionen sind in diskreten Clustern, Fäden, Schichten oder sich durchdringenden bikontinuierlichen Netzwerken organisiert und umfassen Nanodomänen, die chemisch unterschiedlich sind. Eine IL kann nicht nur kationische und anionische Regionen, sondern auch polare und unpolare Regionen haben. Wichtig ist, dass sich verschiedene Arten von gelösten Stoffen auflösen oder in verschiedene Domänen aufgeteilt werden können. Daher kann eine einzelne IL ein gutes Lösungsmittel sowohl für polare als auch für unpolare Reagenzien sein. In diesem Projekt werden wir untersuchen, wie die Die Nanostruktur von ILs wird durch verschiedene gelöste Stoffe beeinflusst und wie sich dies auf die Löslichkeit auswirkt. Unser primäres Werkzeug wird die Neutronenbeugung sein, die es uns ermöglicht, die Verteilung und relative Ausrichtung verschiedener Molekülspezies und sogar einzelner funktioneller Gruppen in Solvathüllen experimentell zu bestimmen und auch die Nanostruktur mit größerer Reichweite in der Flüssigkeit aufzudecken.
Was sind die Eigenschaften ionischer Flüssigkeiten?
1. Sie sind farblos, geruchlos und haben fast keinen Dampfdruck, was sie in vielen Hochvakuumsystemen nützlich macht und gleichzeitig die durch Verflüchtigung verursachten Umweltverschmutzungsprobleme reduziert.
Hohe thermische und chemische Stabilität, kann den flüssigen Zustand über einen weiten Temperaturbereich aufrechterhalten, von unter oder nahe Raumtemperatur bis über 300 Grad Celsius.
2. Es ist nicht-entflammbar, nicht-toxisch, hat keine Entflammbarkeit, keinen Zündpunkt, große Wärmekapazität und niedrige Viskosität.
3. Ihre hohe Ionenleitfähigkeit und Zersetzungsspannung (auch elektrochemisches Fenster genannt) liegen im Allgemeinen bei 3 bis 5 V, was sie als Elektrolyte in der elektrochemischen Forschung sehr nützlich macht.
4.Es hat starke saure und supersaure Eigenschaften nach Bronsted, Lewis und Franklin, und der Säuregehalt und die Alkalität können angepasst werden.
5.Es kann die meisten anorganischen Substanzen, Metallkomplexe, organischen Substanzen und Polymermaterialien (außer Polyethylen, PTFE oder Glas) auflösen und kann auch einige Gase wie H2, CO und O2 auflösen.
6. Schwache Koordinationsfähigkeit, was sie zu einzigartigen Anwendungen in der Koordinationschemie macht.
7. Sie sind relativ günstig und einfach herzustellen, wodurch ionische Flüssigkeiten in industriellen Anwendungen kosten-effektiv sind.
8.Es ist recycelbar. Da der Dampfdruck sehr gering und nicht-flüchtig ist, verdunstet er während der Verwendung und Lagerung nicht. Es kann recycelt werden und eliminiert flüchtige organische Verbindungen.
Herstellung ionischer Flüssigkeiten
Direkte Synthese
Ionische Flüssigkeiten werden in einem Schritt durch eine Säure-Base-Neutralisationsreaktion oder eine quaternäre Ammonisierungsreaktion synthetisiert, die wirtschaftlich und einfach durchzuführen ist, keine Nebenprodukte aufweist und das Produkt leicht zu reinigen ist. Hlrao et al. synthetisierte eine Reihe ionischer Tetrafluorboratflüssigkeiten mit unterschiedlichen Kationen durch Säure-{4}Base-Neutralisationsmethode. Darüber hinaus können durch Quaternisierungsreaktionen eine Vielzahl ionischer Flüssigkeiten in einem Schritt hergestellt werden, beispielsweise halogenierte 1-Alkyl-3-methylimidazoliumsalze, halogenierte Pyridiniumsalze usw.
Zwei-stufige Synthese
Es ist schwierig, die gewünschte ionische Flüssigkeit durch direkte Methode zu erhalten, und es muss eine zweistufige Synthesemethode verwendet werden. Die zweistufige Methode zur Herstellung ionischer Flüssigkeiten hat viele Anwendungsmöglichkeiten. Die Herstellung häufig verwendeter ionischer Flüssigkeiten aus Tetrafluorborat und Hexafluorphosphat erfolgt üblicherweise in einem zweistufigen Verfahren. Zunächst wird durch eine Quaternisierungsreaktion ein Halogenidsalz hergestellt, das das Zielkation enthält. Anschließend wird das Zielanion verwendet, um das Halogenidion zu ersetzen, oder es wird Lewis-Säure hinzugefügt, um die Ziel-Ionenflüssigkeit zu erhalten. Wenn im zweiten Schritt der Reaktion Metallsalze MY (üblicherweise AgY), HY oder NH4Y verwendet werden, werden Ag-Salzniederschläge oder Aminsalze und HX-Gas leicht entfernt und die starke Protonensäure HY wird zugesetzt. Die Reaktion erfordert Rühren bei niedriger Temperatur. Anschließend mehrmals mit Wasser bis zur Neutralität waschen, die ionische Flüssigkeit mit einem organischen Lösungsmittel extrahieren und schließlich das organische Lösungsmittel im Vakuum entfernen, um eine reine ionische Flüssigkeit zu erhalten.
Physikalische und chemische Eigenschaften ionischer Flüssigkeiten
Der Schmelzpunkt ionischer Flüssigkeiten hängt von ihrer Kristallstärke ab. Je niedriger die Struktursymmetrie, desto gleichmäßiger die Ladungsverteilung bzw. je schwächer die intermolekulare Kraft, desto niedriger ist der Schmelzpunkt der ionischen Flüssigkeit. Mit zunehmender relativer Molekülmasse, Ladungsaggregation oder Alkylverzweigungskette wird der Schmelzpunkt der ionischen Flüssigkeit höher. Der Schmelzpunkt ionischer Flüssigkeiten steht jedoch nicht in direktem Zusammenhang mit ihren funktionellen Anwendungen.
Ionische Flüssigkeiten sind im Wesentlichen nicht-flüchtig oder haben einen Dampfdruck von Null, da in ihnen erhebliche ionische Wechselwirkungen vorhanden sind. Ionische Flüssigkeiten behalten selbst bei hohen Temperaturen einen relativ niedrigen Dampfdruck bei, was ihre Toleranz gegenüber rauen Umgebungen mit hohem Salzgehalt und hohen Temperaturen wie Bohrflüssigkeiten und Ölverdrängung erhöht.
Die Dichte ionischer Flüssigkeiten wird erheblich durch Anionen beeinflusst, und die Dichte wird durch die Erhöhung der anionischen Kohlenstoffketteneinheiten verringert. Die Dichte der meisten ionischen Flüssigkeiten ist höher als die von Wasser und liegt normalerweise im Bereich von 1,0–1,6 g/cm3.
Die Viskosität ionischer Flüssigkeiten wird hauptsächlich durch eine Kombination aus Van-der-Waals-Kräften, Wasserstoffbrückenbindungen und Coulomb-Kräft-Wechselwirkungen bestimmt. Je länger die kationische Alkylkette bzw. je größer das Anionenvolumen, desto höher ist die Viskosität. Mit zunehmender Temperatur nimmt die Viskosität ab. Der Viskositätsbereich ionischer Flüssigkeiten bei Raumtemperatur ist groß und reicht von 10 bis 10.000 mPa·s. So können unterschiedliche ionische Flüssigkeiten unterschiedliche rheologische Eigenschaften von Bohrflüssigkeiten modulieren.
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