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室溫離子液體在無機納米材料制備中的應用

日期:2013-08-15 11:43:38 來源:www.078045.live 作者:優質論文網

摘要:室溫離子液體的物理和化學性質相對穩定,具有結構可調的特性。作為一種新功能材料廣泛用于納米材料的制備領城。本文就近幾年國內外相關研究進展,對室溫離子液體在無機納米材料制備中的應用進行綜述。
  關鍵詞:離子液體;無機材料;納米材料
  
  一、引言
  
  隨著人們環境保護意識的不斷提高,從上世紀90年代起,綠色化學日益成為化學科學發展的前沿分支,它要求從根本上消除化學化工過程對環境的污染。其中,室溫離子液體(room temperature ionic liquids, RTILs)作為一種新興綠色溶劑,在化學和工業等許多領域受到了廣泛關注[1,2]。
  室溫離子液體,是指室溫或接近室溫時呈液態的離子化合物,一般由體積相對較大的有機陽離子(如烷基咪唑鹽、烷基吡啶鹽、烷基季銨鹽、烷基季鹽、雜環芳香化合物及天然產物的衍生物等)和相對較小的無機或有機陰離子( 如[ PF6 ]-、[BF4 ]- 、[SbF6 ]- 、NO3- 、[AlCl4 ] -、[CF3SO3 ]- 、[CH3CO2 ]-、[CF3CO2 ]- 等)構成。它的熔點很低, 可以到-96℃:具有很寬的液態溫度范圍,甚至超過400℃仍然保持液態。其蒸氣壓幾乎可以忽略,不揮發,污染少,對環境友好,回收方便,在替代傳統的有機溶劑方面潛力巨大。它的電化學窗口寬(>5V),導電性、導熱性和熱力學穩定性好,并且具有高的熱容和熱能儲存密度。其酸度、極性及雙親性可控,能與不同的化合物混溶。這些獨特的物理化學性質及功能使RTILs成為一類備受關注的新型介質和材料。
  早在1914年,Sudgen等就報道了有機鹽硝酸乙基銨(EAN)在室溫下為液態。1948年,乙基吡啶溴化物-三氯化鋁(C-PyBr2-AlCl3 ) 標志著AlCl3 型離子液體的誕生。1982年,隨著1-乙基-3-甲基咪唑氯化物-三氯化鋁([Emim]Cl-AlCl3 )的發現,對RTILs的研究逐漸增多起來,包括電化學、催化、有機合成和化學分離萃取等。1992年,1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([Emim][BF4])這種非AlCl3 型離子液體出現后,研究迅猛發展。近年來RTILs已被成功地引入到清潔能源、生命科學、功能材料制備以及一些特殊的應用領域,成為自然科學和技術研究領域中的熱點之一。國際國內也出現了不少介紹RTILs及其應用的綜述性文章[3-13],國內的科研人員已開展了RTILs在催化[6,10]、納米材料制備[14,15]和電化學[16]等方面的應用研究工作。
  相對室溫離子液體在有機方面的廣泛應用,用室溫離子液體制備無機納米材料的報道則相對較少。納米材料具有特殊的力學、光學、電學、磁學以及生物學特征,而納米材料的特殊性能是由于其特殊結構所決定的。制備不同結構的納米材料,并探究其潛在的應用價值,已成為近年來的研究熱點。由于傳統制備納米材料的方法中多用到各種有機溶劑或模板,對反應條件的要求也相當苛刻,找到一種簡便、有效、綠色的合成方法成為人們追求的目標,而室溫離子液體正好滿足以上要求,本文就室溫離子液體在無機納米材料制備方面的應用進行綜述。
  
  二、金屬的納米粒子
  
  一般情況下金屬的納米粒子都可以通過常規的化學還原方法在離子液體中制得,而且這樣制得的納米粒子通常呈球形。張晟卯等[17]報道了一種在室溫離子液體介質中室溫常壓還原AgNO3得到銀納米微粒的方法。實驗在室溫離子液體[Bmim]BF4中進行,制備的Ag納米微粒具有立方相結構,粒徑約為20nm,作者認為實驗中離子液體不僅作為溶劑而且作為修飾劑阻止了銀納米微粒的團聚。還有,納米鈀粒子室溫常壓下典型的制備方法[18]是將Pd(CH3CO2)2 和Phen(鄰二氮雜菲)?H2O溶解在[Bmim]PF6離子液體中,通入氫氣,化學還原二價鈀離子。此法得到的納米鈀粒子可以直接用來作催化加氫的催化劑,并且具有良好的催化活性和高選擇性,能夠重復利用。也有報道以HAuCl4 或Na2Pt(OH)6為前驅物在硫醇離子液體中化學還原制備金和鉑納米粒子[19,20],結果表明離子液體在金和鉑納米粒子的形成過程中起著介質作用,而且金和鉑納米粒子的粒徑非常小,一般在5nm 以下,粒徑的大小和均勻程度取決于離子液體中硫醇基團的數量和位置。另外,在離子液體中于室溫常壓條件下利用化學還原還可以制得銠納米粒子和銥納米粒子[21]等。
 


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