[发明专利]一种新型的含过氧铌酸根阴离子的离子液体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的含过氧铌酸根阴离子的离子液体及其制备方法。

背景技术

室温离子液体（简称离子液体）是由阴阳离子构成，在室温或接近室温下呈液态的 物质，是一类新型的绿色介质/材料，具有一些独特的性质，如较低的熔点、可调节的Lewis 酸度、良好的导电性、较宽的电化学窗口、可以忽略的蒸气压、较宽的使用温度及特殊的溶 解性等，且与传统的有机溶剂相比有更高的稳定性，更低的毒性，所以是当今绿色化学化工 的国际前沿和研究热点，也慢慢的从基础研究转向工业应用。离子液体的种类很多，主要可 以分为AlCl₃型、非AlCl₃型和功能化离子液体类型：(1)AlCl₃型：80年代初发现了卤化铝 盐型的酸性离子液体，因其具有良好的应用途径，既可作溶剂又可作为酸性催化剂，所以离 子液体开始被慢慢重视起来。但其热稳定性和化学稳定性较差，且对水敏感，所以利用起来 十分不便；(2)非AlCl₃型：此类离子液体由烷基咪唑类，季铵盐类等阳离子和BF₄^-、PF₆^-、 OTf₂^-、CF₃SO₃^-、NTf₂^-等负离子组合即可以得到一系列性质各异的离子液体。这些离子液体 往往对水和大气稳定，便于使用。但这些离子液体因其性质稳定，所以在催化反应中往往活 性较低。(3)功能化离子液体型(TSILs)：由于离子液体的诸多性质，如熔点、黏度、密度以 及溶解能力都能通过改变离子液体的结构而得到调整，因此，可以将功能团引入到离子液 体的阳离子或阴离子上，这些功能团赋予了离子液体一些特有的特性。功能化离子液体的 设计不仅大大丰富了离子液体的种类，且使它拥有了更广泛的应用前景，不但可以作为特 殊溶剂使用，如若将阴离子或者阳离子连接上一些具有催化活性的官能团，也可将离子液 体扩展到催化领域。

目前，因为阳离子改性的离子液体可以一步合成，操作简单方便，所以大多数的功能化 离子液体的研究集中在阳离子上，然而，在阳离子被功能化以后，离子液体往往出现熔点以 及黏度增加的现象，这对化学过程以及太阳能染料电池的应用是不利的。相反，研究发现将 阴离子进行功能化以后，某些离子液体的黏度不升高，反而有下降的趋势，所以在功能化离 子液体研究领域，目前广泛认为阴离子是影响离子液体性质的一个决定性因素。然而阴离 子功能化的离子液体则鲜有报道，且大多数都是集中在采用已经存在的具有功能团的阴离 子，其研究相对滞后，其中的一个难点是反应往往需要多重步骤和难于发现匹配的新型的 阴离子。近年来一些研究的阴离子功能化的离子液体其阴离子是过渡金属配合物，利用离 子液体和金属的性质得到了活性较高的离子液体催化剂。这类研究拓展了离子液体在催化 领域的发展，赋予了离子液体新的生命。

作为在酸催化和氧化领域应用十分广泛的铌(Nb)元素，其在离子液体领域却几乎一片 空白。鲜有的报道也是含氟配位的铌阴离子，在应用中丧失了铌的本征特点。而过氧铌酸根 阴离子已有成熟报道，并证明其具有一定的氧化性，但由于其稳定性低，制备繁琐等原因， 该阴离子型的离子液体在国际国内文献专利中均未有报道。如若能巧妙的设计一种方法将 该阴离子结合进离子液体，则可利用阴离子的性质制备出一种新型的离子液体催化剂，打 破此类离子液体的空白，这无疑具有很重要的科学意义及实用意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的含过氧铌酸根阴离子的离子液体。

本发明的另一目的在于提供上述新型的含过氧铌酸根阴离子的离子液体的制备方法。

本发明首先合成相应的氢氧化烷基咪唑(C_nmimOH)/氢氧化季铵盐乙醇溶液，然后制备 出相应的过氧铌酸铵，最后进行离子交换（酸碱中和）得到离子液体。

本发明离子液体的制备过程如下：

其中：n₁=3,7,11;n₂=2,3,5;X^-=Cl^-,Br^-；

a)氢氧化钾，乙醇，氮气；

b)氢氧化钾，焙烧，醋酸；

c)氨水，丙酮；