[发明专利]含吡咯烷离子液体、其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于化学新材料领域，尤其涉及一种含吡咯烷离子液体、其制备方法和应用。

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(或有机阴离子)构成的。与传统的有机溶剂和电解质相比，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。但是目前，离子液体制备方法操作复杂，成本高，所制备的离子液体熔点偏高，这大大限制了离子液体的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种含吡咯烷离子液体，解决现有离子液体熔点偏高的技术问题，以及该离子液体制备方法和应用。

本发明是这样实现的，

一种含吡咯烷离子液体，具有如下结构式(I)：

其中，R为甲氧基乙氧基甲基，Y选自BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-、CF₃SO₃^-中的一种。

以及，

一种含吡咯烷离子液体制备方法，包括如下步骤：

无水无氧条件下，将N-甲基吡咯烷和卤代烷按摩尔比1∶1.05-1∶1.2混合，在温度为60-80℃条件下搅拌反应48-72小时，洗涤得到结构式(III)表示的N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基吡咯烷卤化物，其中，该卤代烷选自甲氧基乙氧基氯甲烷、甲氧基乙氧基溴甲烷或甲氧基乙氧基碘甲烷中一种，结构式(III)为：

将该结构式(III)表示的N-甲氧基乙氧基甲基-N-甲基吡咯烷卤化物和无机盐溶于水中，搅拌反应8-24小时，得到含吡咯烷离子液体，其中，该无机盐中阴离子为BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-或CF₃SO₃^-；R为甲氧基乙氧基甲基；X为氯、溴或碘，反应式表示为：

本发明实施例进一步提供上述含吡咯烷离子液体在超级电容器或电池中的应用。

本发明实施例含吡咯烷离子液体，通过在阳离子中引入C-O醚键，使离子液体的性能大大增强，一方面使其熔点显著降低，另一方面提升其在电化学应用中与锂离子的络合能力。本发明实施例含吡咯烷离子液体制备方法，操作简单、成本低廉，对环境友好，非常适于工业化生产。

附图说明

图1是本发明实施例含吡咯烷离子液体制备方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种含吡咯烷离子液体，具有如下结构式(I)：

其中，R为甲氧基乙氧基甲基，Y选自BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-、CF₃SO₃^-中的一种。

具体地，本发明实施例含吡咯烷离子液体由阳离子和阴离子构成，该阳离子结构式(II)如下：