《离子液体合成与表征》是“离子液体丛书”分册之一。本书首先概述了离子液体和类离子液体低共熔溶剂的结构特征、合成中最常采用的有机合成策略,进而分类介绍了离子液体、低共熔溶剂的制备和化学结构表征。在此基础上论述了离子液体的酸碱性、黏度、电导率等性质的表征方法。本书通过系统全面地梳理离子液体和低共熔溶剂的合成和表征研究进展,为离子液体和低共熔溶剂的后期发展提供了可参考的基础数据和应用导向。
本书适合离子液体和绿色化学领域的科研人员、技术人员参考阅读,也可作为高等院校相关专业研究生和高年级本科生的专业教材。
1 概述 001-020
1.1 离子液体的结构设计规则 002
1.2 离子液体的常规制备方法 003
1.3 离子液体的非常规合成手段 003
1.3.1 微波辅助法 004
1.3.2 超声波辅助法 006
1.3.3 微反应器法 007
1.3.4 电化学辅助法 008
1.4 离子液体的纯化方法 008
1.4.1 树脂交换法 008
1.4.2 重结晶法 009
1.4.3 色谱法 010
1.4.4 蒸馏法 011
1.4.5 区域熔炼法 012
1.5 离子液体的常见表征方法 012
1.5.1 核磁共振法 012
1.5.2 红外光谱法 013
1.5.3 拉曼光谱法 015
1.5.4 其他表征方法 016
参考文献 017
2 常见离子液体的合成路线和化学结构表征 021-044
2.1 常见离子液体的合成方法 023
2.1.1 咪唑类离子液体 023
2.1.2 吡啶类离子液体 025
2.1.3 吡咯类离子液体 028
2.1.4 噻唑类离子液体 029
2.1.5 哌啶类离子液体 031
2.1.6 胍盐离子液体 032
2.1.7 DBU基离子液体 034
2.1.8 吗啉类离子液体 035
2.1.9 季铵盐离子液体 036
2.1.10 季盐离子液体 037
2.1.11 唑类含能离子液体 038
2.2 总结与展望 041
参考文献 042
3 功能化离子液体的合成和化学结构表征 045-084
3.1 酸功能化离子液体 046
3.1.1 路易斯酸离子液体 046
3.1.2 布朗斯特酸离子液体 048
3.1.3 路易斯酸-布朗斯特酸二元离子液体 057
3.2 碱功能化离子液体 058
3.2.1 碱性阴离子 059
3.2.2 碱性阳离子 061
3.2.3 碱性双功能离子 064
3.3 含氟功能化离子液体 065
3.4 含有荧光官能团的离子液体 067
3.5 环境响应离子液体 069
3.5.1 温度响应离子液体 070
3.5.2 pH响应离子液体 073
3.5.3 CO2响应离子液体 074
3.5.4 磁响应离子液体 075
3.5.5 光响应离子液体 076
参考文献 079
4 手性离子液体的合成和化学结构表征 085-106
4.1 含有手性阳离子的手性离子液体 086
4.1.1 含有咪唑阳离子的手性离子液体 087
4.1.2 含有吡啶阳离子的手性离子液体 091
4.1.3 含有铵阳离子的手性离子液体 093
4.1.4 含有其他阳离子的手性离子液体 095
4.2 含有手性阴离子的手性离子液体 095
4.3 阳离子和阴离子都具有手性的手性离子液体 100
4.4 手性离子液体的化学结构表征 101
参考文献 103
5 离子液体修饰改性 107-138
5.1 阳离子修饰 108
5.1.1 离子液体作为催化剂 108
5.1.2 离子液体作为溶剂 111
5.1.3 离子液体用于制备润滑材料 112
5.1.4 离子液体用于吸收CO2 113
5.2 阴离子修饰 115
5.2.1 离子液体作为催化剂 115
5.2.2 离子液体作为溶剂 115
5.2.3 离子液体用于制备电解质材料 116
5.2.4 离子液体用于制备含能材料 117
5.2.5 离子液体用于制备润滑材料 118
5.3 金属离子修饰 120
5.4 离子液体固载化修饰 122
5.4.1 物理吸附法 122
5.4.2 化学键合法 126
5.5 总结与展望 133
参考文献 134
6 离子液体基低共熔溶剂的制备与表征 139-164
6.1 离子液体和低共熔溶剂的组成成分和合成方法 140
6.2 不同种类的离子液体基低共熔溶剂 144
6.2.1 EmieS/nC9H10O2离子液体基低共熔溶剂 144
6.2.2 [Bmim]Cl/Urea离子液体基低共熔溶剂 146
6.2.3 [Mim][BF4]/xC9H10O2离子液体基低共熔溶剂 153
6.2.4 用于溶解木聚糖的离子液体基低共熔溶剂 156
6.3 展望 161
参考文献 161
7 类离子液体的合成路线和结构表征 165-300
7.1 氯化胆碱为氢键受体的低共熔溶剂 167
7.1.1 加热法制备氯化胆碱-尿素低共熔溶剂 167
7.1.2 加热法制备氯化胆碱-对甲苯磺酸和氯化胆碱-甲磺酸低共熔溶剂 168
7.1.3 冷冻干燥法制备氯化胆碱-尿素、氯化胆碱-硫脲低共熔溶剂 171
7.1.4 研磨法制备氯化胆碱-戊二酸低共熔溶剂 171
7.1.5 机械化学方法制备氯化胆碱-尿素低共熔溶剂 173
7.1.6 3D打印的太阳能聚光器制备低共熔溶剂 174
7.1.7 不同方法制备的低共熔溶剂性质对比 176
7.2 三元低共熔溶剂 180
7.2.1 二氯乙酸-L-薄荷醇-正丁醇三元低共熔溶剂 180
7.2.2 氯化胆碱-甘油-精氨酸三元低共熔溶剂 180
7.2.3 氯化胆碱-聚乙二醇200-硼酸三元低共熔溶剂 182
7.2.4 [Bmim]Cl-戊二酸-硼酸三元低共熔溶剂 184
7.2.5 [Bmim]Cl-4-甲基吗啉-N-氧化物-己内酰胺三元低共熔溶剂 187
7.2.6 基于聚乙二醇醚的三元低共熔溶剂 188
7.2.7 氯化胆碱-乙二醇-苯甲酸三元低共熔溶剂 191
7.2.8 乙基氯化铵-甘油-氯化锌三元低共熔溶剂 193
7.3 酸性低共熔溶剂 196
7.3.1 酸性低共熔溶剂的定义和分类 196
7.3.2 酸性低共熔溶剂的制备 196
7.3.3 酸性低共熔溶剂的物理化学特性 197
7.3.4 生物质衍生的酸性低共熔溶剂 199
7.3.5 葡萄糖类酸性低共熔溶剂的制备及性质 210
7.4 疏水改性的低共熔溶剂 214
7.4.1 不同链长季铵盐-脂肪酸 215
7.4.2 不同链长脂肪醇-季铵盐 219
7.4.3 不同链长羧酸-薄荷醇 221
7.4.4 三辛基氧化膦-不同链长有机酸 226
7.4.5 三辛基甲基氯化铵-麝香草酚 232
7.4.6 麝香草酚和薄荷醇-正癸酸、正己酸和正癸醇 234
7.4.7 二苯胺-二苯甲酮 236
7.5 金属盐基低共熔溶剂 241
7.5.1 镁基和锌基低共熔溶剂 241
7.5.2 银基低共熔溶剂 246
7.5.3 铁基低共熔溶剂 252
7.5.4 钴基低共熔溶剂 257
7.5.5 铝基低共熔溶剂 262
7.6 天然产物制备的低共熔溶剂 263
7.6.1 苦参碱-脂肪酸低共熔溶剂的制备与表征 264
7.6.2 山梨糖醇基低共熔溶剂的制备与表征 270
7.6.3 甜菜碱为氢键受体的天然低共熔溶剂 273
7.6.4 肉碱类天然低共熔溶剂 277
7.7 非常规低共熔溶剂 279
7.7.1 基于分子间非共价相互作用设计合成低共熔溶剂 279
7.7.2 基于FeCl3-酰胺类、多元醇类、氨基酸低共熔溶剂 285
7.7.3 二氧化碳开关型低共熔溶剂 288
参考文献 296
8 离子液体的物理化学性质表征 301-334
8.1 离子液体的酸性表征 302
8.1.1 pH电位计测定法 302
8.1.2 KOH标准溶液滴定法 303
8.1.3 红外光谱法 306
8.1.4 吡啶傅里叶变换红外光谱法 307
8.1.5 紫外-可见光谱法 308
8.1.6 核磁共振法 310
8.1.7 pH法 314
8.1.8 Hammett指示剂法 314
8.2 离子液体的碱性表征 316
8.2.1 紫外-可见-Hammett联用法 316
8.2.2 NMR探针法 316
8.2.3 pH法 317
8.2.4 酸碱滴定法 318
8.3 离子液体的黏度表征 318
8.4 离子液体的电导率表征 319
8.5 离子液体的热重表征 321
8.6 离子液体的极性表征 322
8.7 离子液体的X射线衍射表征 324
8.8 离子液体的拉曼光谱表征 325
8.9 离子液体的折射率表征 326
8.10 离子液体的XAFS表征 328
8.11 离子液体的量化计算表征方法 329
参考文献 330
9 离子液体合成与表征的总结与展望 335-341
9.1 离子液体合成与表征的未来发展方向 336
9.1.1 离子液体合成与表征尚存在的问题 337
9.1.2 大数据和智能化辅助下的离子液体合成与表征 338
9.2 设计、开发新型功能导向的离子液体 339
参考文献 339
附录 本书离子液体速查表 342-353
索引 354