[发明专利]含酯基官能团的离子液体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及离子液体的制备方法，具体涉及含酯基官能团(-CH₂CH₂COOCH₃)的铵盐，鏻盐或者锍盐离子液体化合物及其应用。

背景技术

离子液体(ionic liquids)是由单一的阳离子和阴离子组成，熔点在100℃以下的离子化合物，也称为低温熔融盐。离子液体的发展经历了几个比较重要的阶段，1914年Walden合成报道了第一个离子液体硝酸乙铵[EtNH₃][NO₃](Bull.Acad.Imper.Sci.,1914,405)，但是未能引起关注。随后Hurley在电解沉积金属Al的过程中(J.Electrochem.Soc.,1951,98,207)，以及Osteryoung在研究有机电化学时发现了“吡啶氯铝酸”型的离子液体(US.NTIS,AD Rep.,1976,AD～A031082)，并做了系统的研究工作，从而为离子液体在有机合成、电化学、催化等领域的应用奠定了基础(Chem.Rev.,2008,108,2238)，但是由于氯铝酸型离子液体自身对水汽极为敏感，在制备和应用上受到极大的限制，因此相关的研究依然进展缓慢。直到1992年Wilkes把“卤铝酸根”换为“四氟硼酸根”(BF₄^-)阴离子，制备出了对水和空气稳定的1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸离子液体(EMI[BF₄])(Chem.Commun.,1992,965)。1996年Bonhote等首次报道含[N(SO₂CF₃)₂]^-(TFSI^-)的咪唑鎓离子液体(Inorg.Chem.,1996,35,1168)，此后离子液体不论在基础理论，还是应用研究都进入了一个飞速发展的时期。

离子液体种类繁多，在结构上灵活多变，具有较强的可设计性。常见的阳离子包括咪唑鎓阳离子、吡啶阳离子、季铵阳离子、吡咯烷阳离子、哌啶阳离子、季鏻阳离子和锍阳离子等。与有机电解液体系相比，离子液体电解液具有显著的优点：液程范围宽、热分解温度高、化学与电化学稳定性好、低蒸气压、阻燃、热容量大和易回收等，可以有效提高锂(离子)电池的安全性(J.Power Sources,2009,192,606)。但是，当离子液体的阳离子不含极性官能团时，在离子液体中锂盐的溶解性比较差，电导率和锂离子迁移数都较低，不利于锂离子电池的倍率性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含酯基官能团的咪唑鎓、铵盐、鏻盐或锍盐的卤化物的制备方法，以及由它们所组成的离子液体。

本发明提供的离子液体用通式C^＋[A]^－表示，其中含酯基官能团C^＋阳离子的结构式如下所示：

上述结构式中R₁，R₂，R₃和R₄相同或者不相同，且至少有一个取代基为–CH₂CH₂COOCH₃；当所述R₁，R₂，R₃或R₄不为–CH₂CH₂COOCH₃时，其结构为–C_nH_2n+1，n=1～10；通式中[A]^-阴离子为BF₄^-，PF₆^-，CF₃SO₃^-，TFSI^-，FSI^-，BOB^-或DFOB^-。

本发明的另一个目的在于提供上述离子液体的制备方法，其方法如下：