[发明专利]一种光响应的离子液体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光响应的离子液体及其制备方法。

背景技术

室温离子液体是指由有机阳离子和有机或无机阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的有机盐。与固态离子化合物相比较，它是液态的；与传统的液态有机物相比较，它是离子的。因此，相比于其他固体或液体材料，离子液体往往具有出独特的物理化学性质，主要体现在：蒸汽压极低，这应是离子液体被认为有绿色性的重要依据；低熔点(-100℃)、宽液程(可达200℃以上)、强的静电场，这应是区别于分子型介质与材料的重要特征；宽的电化学窗口(5-7V)，这意味着在如此宽的电压范围内离子液体不会被电化学降解，这是通常的电解液所不具备的特性；良好的离子导电性(电导率为25mS/cm)与导热性、高热容及热能储存密度(比现今使用的储热油的热能存储密度9MJ/m³高7.4倍)；高的热稳定性(分解温度可高达400℃)；选择性溶解力。这些特点使得离子液体成为兼有液体与固体功能与特性的“固体”液体(solid liquid)，也被称为“液体”分子筛(liquid zeolite)。因为阴阳离子几乎可以任意组合，而且取代基可以任意选择，理论上讲，可以合成超过万亿种可能的离子液体。同时，可以根据需要选择特定的阴阳离子，特殊的官能团，从而设计出具有特殊物理化学性质的离子液体，使其作为介质与功能材料在不同领域中的应用成为可能。

另一方面，光响应的基团例如偶氮苯，螺吡喃，二芳基乙烯等在光的作用下分子结构能可逆变化，从而实现其物理化学性质，例如吸收光谱，介电常数，折光率，氧化/还原电势等的调变。近年来，光致变色化合物作为高密度光信息存储、分子开关与器件以及对光响应的特殊功能材料的研究在国内外倍受关注。

将光致变色基团与离子液体结合，得到的光响应的离子液体兼具离子液体和光致变色官能团的双重性质，既可以通过离子液体的离子性影响其光致变色性质，也可以通过光致变色基团的光响应来可逆地调变离子液体的物理化学性质，从而拓宽离子液体的应用范围。迄今为上，含偶氮苯基团的光响应的离子液体尚未见文献和专利报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光响应的离子液体及其制备方法。

一种光响应的离子液体的结构具有如下通式：

其中：R₁，R₂，R₃，R₄，R₅为氢、C₁～C₄的直链或支链烷基、烷氧基、氟、氯、溴或硝基，R₁，R₂，R₃，R₄，R₅可以相同也可以不同；R₆为C₁～C₁₈的直链烷基；n代表1～12的整数；X^-为溴离子，四氟硼酸根，六氟磷酸根，硫酸根，硫酸氢根，磷酸二氢根，磷酸根，硝酸根，高氯酸根，对甲苯磺酸根，苯甲酸根，醋酸根，三氟醋酸根，三氟甲烷磺酸根，双(全氟烷基磺酰基)亚胺基负离子，四氰基硼酸根，二亚硝基胺根，二氰基胺根，三氰基甲烷根，硫氰酸根，硒氰酸根，糖精酸根中的一种。

本发明合成的离子液体它是导电的，在摄氏100度以下，它是液态的。

本发明合成的离子液体都经过红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(¹H-NMR)、核磁共振碳谱(¹³C-NMR)和元素分析进行结构表征和确认。UV-Vis采用美国Agilent 8453紫外-可见光谱仪测定，荧光采用日本HITACHI F-7000荧光光谱仪测定。

本发明的离子液体，在用紫外光照射时，偶氮苯由反式变为顺式，用可见光照射时、避光或受热时，返回到原来稳定状态。这种光致变色过程可以往返多次。

本发明的离子液体，在用紫外光和可见光照射时，其荧光发射强度可以进行可逆调制。这种光致变色过程可以往返多次。

本发明以取代的4-羟基偶氮苯分子片段为光致异构单元，得到了具有光致变色(异构)性能的新型离子液体。

本发明的离子液体的光致变色(异构)反应原理为：

本发明的响应的离子液体的制备方法，包括以下步骤：