[发明专利]吡嗪类离子液体、离子液体电解液及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及离子液体技术领域，特别是涉及一种吡嗪类离子液体、离子液体电解液及制备方法和应用。

背景技术

离子液体（Ionic liquids）是指在室温范围内（一般为100℃以下）呈液态，由有机阳离子和无机阴离子构成的离子化合物。早在1914年，人们就发现了第一种离子液体—硝基乙胺，但其后离子液体的研究进展缓慢，直到1992年，Wikes领导的研究小组合成了具有低熔点、抗水解、稳定性强等优点的离子液体—1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[EMIM]BF₄）后，离子液体的研究才得以迅速发展，随后开发出了一系列的离子液体体系。

离子液体具有一系列突出的优点：（1）熔点低于或接近室温，呈液态的温度范围宽；（2）蒸气压低、几乎不挥发、无色、无嗅；（3）具有较大的稳定温度范围，较好的化学稳定性及较宽的电化学稳定电位窗口；（4）良好的溶解特性，对很多无机物和有机物都表现出良好的溶解能力；（5）无着火点且不易燃烧；（6）可循环使用，不污染环境等。

最初的离子液体主要用于电化学研究，随着科技的发展离子液体作为一类新型绿色溶剂、介质、催化剂，在有机合成、催化反应、萃取分离、材料制备、天然高分子、电化学等领域的研究取得了许多令人满意的结果，受到了广泛的关注。但是不同领域对离子液体的要求有所不同，为满足各个领域的要求，研究者的工作主要集中在合成新型离子液体和对合成的新型离子液体的应用等方面。传统的用于电化学领域的离子液体普遍存在比容量和电导率不高的问题，限制了其进一步应用。

发明内容

基于此，有必要提供一种比容量和电导率较高的吡嗪类离子液体及其制备方法。

一种吡嗪类离子液体，具有如下结构式：

其中，R为CH₃O(CH₂)_n，n为2、3或4；Y^-为BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-或CF₃SO₃^-。

一种吡嗪类离子液体的制备方法，包括如下步骤：

在保护气体氛围下，按照吡嗪与卤代烷的摩尔比为1:1.05~1:1.2的比例，将吡嗪与卤代烷在60~80℃下搅拌反应，得到具有如下结构式的N-甲氧基烷基吡嗪卤化物：

其中，RX为所述卤代烷，R为CH₃O(CH₂)_n，n为2、3或4，X为卤素；

将所述N-甲氧基烷基吡嗪卤化物与无机盐及去离子水在室温下搅拌反应，得到具有如下结构式的所述离子液体：

其中，MY为所述无机盐，M⁺为Na⁺、K⁺或NH₄⁺，Y^-为BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-或CF₃SO₃^-，所述N-甲氧基烷基吡嗪卤化物与所述无机盐的摩尔比为1:1~1:1.1，所述N-甲氧基吡嗪卤化物的摩尔量与所述去离子水的体积比为1mol:200~300mL。

在其中一个实施例中，所述吡嗪与所述卤代烷的摩尔比为1:1.1。

在其中一个实施例中，所述N-甲氧基烷基吡嗪卤化物与所述无机盐的摩尔比为1:1.05。

在其中一个实施例中，还包括在将所述N-甲氧基烷基吡嗪卤化物与无机盐及去离子水在室温下搅拌反应后对离子液体进行分离纯化的步骤，所述分离纯化的过程包括如下步骤：

将反应后得到的混合液用二氯甲烷萃取多次，合并萃取液后，再用去离子水对合并的萃取液进行反萃直至用Ag⁺滴定检测无沉淀产生，收集二氯甲烷相；

对所述二氯甲烷相进行旋转蒸发处理除去二氯甲烷，干燥后即得到纯化的所述吡嗪类离子液体。