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离子液体的电化学Electrochemical Aspects of Ionic Liquids 高炳亮 内容 离子液体概论 离子液体的电化学 什么是离子液体 离子液体由带正电的离子和带负电的离子组成，现在多指在低于100摄氏度时呈液体状态的熔盐. 离子液体的发展历史 1914年 有关离子液体的最早文献Ethyl ammonium nitrate 1951年 第一代离子液体N-ethylpyridinium bromide- aluminium chloride melt 1982年 稳定性及导电性优异的离子液体1,3-dialkylimidazolium salts 1992年 厌水型离子液体的出现1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate 有机离子液体的基本特征 由离子组成-高离子密度，高离子导电率 有机离子-种类繁多，可对离子结构进行设计，并可形成无限种组合 无味、不燃，其蒸汽压极低，因此可用在高真空体系中，同时可减少因挥发而产生的环境污染问题； 对有机和无机物都有良好的溶解性能，可使反应在均相条件下进行，同时可减少设备体积； 可操作温度范围宽（－40～300摄氏度），具有良好的热稳定性和化学稳定性，易与其他物质分离，可以循环利用； 表现出 Lewis、Franklin 酸的酸性，且酸强度可调 盐的熔点 离子液体的阳离子 铵Ammonium 硫Sulfonium 磷Phosphonium 锂Lithium 醯亚氨Imidazolium 吡啶Pyridinium 吡咯烷鎓Pyrrolidinium ?Thiazolium Triazolium Oxazolium Pyrazolium 离子液体的阴离子 [AlCl4]- [PF6]- [BF4]- Triflate [TfO] CF3SO2- Nonaflate [NfO] CF3(CF2)3SO2- Bis(triflyl)amide [Tf2N] (CF3SO2)2N- Trifluoroacetate [TA] CF3CO2- Heptafluorobutanoate [HB] CF3(CF2)3CO2- 离子液体的应用 离子液体的物理化学 热分解温度 熔点 密度 粘度 热分解温度 离子液体的热分解温度 图中的离子液体的阳离子是1-alkyl-3-methylimidazolium（[RMIM]+) 熔点 增大阳离子或阴离子的尺寸，可降低离子液体的熔点 下表中[Na]+的离子半径为1.2?, [EMIM]+的离子半径为5.4?. 碳链越长，熔点越低 密度和粘度 离子液体的密度通常在1.1-2.4 g/cm3的范围内 离子液体的密度对温度不敏感，温度升高，密度通常略有减小 一般而言，离子液体的粘度较普通电解质的大 通常处于10cP到500cP的范围内（室温下，水的粘度为0.89cP） 很多离子液体的粘度对温度很敏感 离子液体的电化学 电化学窗口 离子导电率 金属的电沉积 电化学窗口 电化学窗口 电导率 离子液体的电导率通常在1-20mS/cm的范围内。 只有极少数能达到100mS/cm以上 离子液体的电导率与粘度通常符合Walden方程：Λη = constant。 金属的电沉积 氯化铝离子液体体系 金属的电沉积 在氯化铝基的离子液体中 第一主簇的金属是不能电解还原出的 第二主簇的金属可以以合金的形式得到 钛、铬、铌等金属也只能以合金的形式获得。 金属的电沉积 非氯化铝基离子液体 一些不能在氯化铝基离子液体中得到的金属可以再非氯化铝基离子液体中电沉积得到 例如铯、镁、钽、硅等 金属的电沉积 金属电沉积 金属钽在离子液体中的电沉积，电解质为[BMP]Tf2N，钽离子源为 TaF5，温度200oC