[发明专利]通过酸/碱反应的纳米级离子材料（NIM）组合物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及，并要求2011年3月22日提交的美国临时专利申请序列号61/466,805的优先权，其标题为“Ionic Fluid and Method of Manufacture”，其内容通过引用并入本文。

背景

技术领域

实施方式通常涉及离子材料组合物，特别是离子液体材料组合物和离子凝胶材料组合物。更具体地说，实施方式涉及纳米级离子材料（NIM）组合物，特别是纳米级离子液体（NIL）材料组合物和纳米级离子凝胶（NIG）材料组合物，及其相关方法和相关应用。

相关领域的描述

最近的研究已经证明纳米级离子材料（NIM）组合物可作为基于混合纳米颗粒材料的新平台，反之所述混合纳米颗粒材料通常包括无机纳米颗粒材料核成分和有机聚合物材料盖成分。由于纳米离子材料混合了无机纳米颗粒材料核成分和有机聚合物材料盖成分的组合物，因此其属性可在非常广的范围内进行调整。所述范围的一端包括具有高无机含量的纳米离子材料，其显示出类似固体的性质。这些纳米离子材料组合物可被设计为纳米级离子固体（NIS）材料组合物。所述范围的另一端包括具有高有机含量的纳米离子材料组合物。所述纳米离子材料组合物自发形成纳米级离子液体（NIL）材料组合物，其特征在于具有与简单的分子液体运动非常相似的性质，但其蒸气压几乎可以忽略。最后，纳米级离子凝胶（NIG）材料组合物包括介于无机材料含量和有机材料含量之间的纳米级离子材料组合物。同样地，纳米级离子凝胶（NIG）材料组合物通常具有介于纳米级离子固体（NIS）材料组合物和纳米级离子液体（NIL）材料组合物之间的物理和化学性质。

由于纳米级离子材料组合物，包括，特别是纳米级离子液体（NIL）材料组合物和纳米级离子凝胶（NIG）材料组合物，因此往往具有独特的材料性质，理想的是其他纳米级离子材料组合物，包括但不限于，纳米级离子液体（NIL）材料组合物和纳米级离子凝胶（NIG）材料组合物，用于制备所述纳米级离子材料组合物的方法以及所述纳米级离子材料组合物的应用。

发明概述

本发明的实施方式提供了纳米级离子材料组合物，其包括但不限于，纳米级离子固体、凝胶和液体材料组合物，以及制备所述纳米级离子材料组合物，包括但不限于，纳米级离子固体、凝胶和液体材料组合物的方法。在实施方式中，所述纳米级离子材料组合物以及制备所述纳米级离子材料组合物的方法，依赖于广义的酸/碱直接反应，所述酸/碱反应为无机金属氧化物纳米颗粒核和有机聚合物材料盖之间的反应，所述有机聚合物材料盖包覆所述无机金属氧化物纳米颗粒核。通过所述无机金属氧化物纳米颗粒核和有机聚合物材料盖之间的酸/碱直接反应，可通过简化的处理方法来制备均匀的纳米级离子材料组合物，例如，但不限于纳米级离子固体、凝胶或液体组合物，而避免使用偶联剂化学官能化处理步骤，所述偶联剂化学官能化处理步骤用于形成位于无机金属氧化物纳米颗粒核和有机聚合物材料盖之间的冠。

作为参考，图8显示了具体的纳米级离子材料，其举例说明了上述核成分、冠成分和盖成分。如图8具体所示，冠成分被共价键合于所述核成分，并包括羟基硅烷封端的烷基有机材料链，其另一端以磺酸酯基团封端，在酸/碱反应中，所述磺酸酯基团反过来与烷基胺有机聚合物材料的胺基团反应，从而形成所述冠成分。如本领域技术人员所理解，所述实施方式通过适当选择组合物的材料，其中包括前述核成分和前述的盖成分，在纳米级的离子材料中消除了上述具体的冠成分。图8选自Jespersen等所著的如下作品：“Canopy Dynamic in Nanoscale Ionic Materials,”ACS Nano,vol.4（7），3735-42（2010），该披露的其余部分通过在适当允许的最大范围内对其进行引用并入本文。