[发明专利]一种离子液体体系中分子分布的调控方法及应用

说明书

本发明公开了一种离子液体体系中分子分布的调控方法和应用，所述调控方法是选用具有微不均一性的微观结构和微观环境的离子液体体系作为介质，利用光场和/或电场诱导所述离子液体体系内部的微观结构的变化；若所述离子液体体系中添加有中性小分子，在所述光场和/或电场下极化的中性小分子也可以实现重新分布；通过对所述微观结构的变化和/或中性小分子重新分布敏感的染料和/或探针分子探测，同时调控染料和/或探针分子的光学和/或电学行为。所述调控方法可以在光电调控、传感、催化转化、化学反应、生命科学、纳米器件、气体收集、环境保护等领域中得到应用。

技术领域

本发明涉及光电调控及传感技术领域，具体地，涉及一种离子液体体系中分子分布的调控方法及应用。

背景技术

在光照或者电场作用下，具有微不均一性的体系的微观结构的改变、其内部分子的运动和重新分布、以及相关的光学或电学行为的变化，不仅在生命科学过程，例如光合作用、细胞活性、酶催化等过程中广泛存在，而且与光电领域中的太阳能电池、氧气电池、锂电池、传感器、光电催化反应等众多重要科学问题以及应用技术息息相关。

离子液体作为一种新型的环境友好溶剂已经得到了广泛的关注和研究，其具有几乎不挥发、稳定性高、光电性能优异、以及结构与性能易于调控等优点，在化学反应、催化、分离、光化学和电化学等领域有着广泛的应用。同时，离子液体的微观结构中存在氢键网络、极性与非极性微区等微不均一性的特点。离子液体由有机阳离子和无机/有机阴离子组成，其带电组分可以通过静电和氢键的作用构成氢键网络或极性微区，而非极性的组分例如烷基可以通过范德华作用构成非极性组分。这种可设计的带电的微不均一性的微观结构和微观环境为光电调控提供了新型的介质，同时为光电调控化学反应的应用提供了一个新的广泛的应用可能性。

对于利用这种微不均一性的离子液体体系，如何调控其微观结构，同时调控溶解在这种体系中的分子运动及分布，以及分散在这种体系中的染料和/或探针分子的光电行为，无论在理论研究上还是实际应用中意义都非常深远重大。

发明内容

为了实现上述问题，本发明提供一种离子液体体系中分子分布的调控方法，包括将离子液体体系置于外加光场和/或电场中，调控离子液体体系的微结构。

根据本发明，所述离子液体体系可以包含溶解到该体系内的中性分子。

优选地，所述调控方法包括以下步骤：

(1)将中性分子溶解在离子液体中，封闭该离子液体体系；

(2)将上述步骤(1)的离子液体体系置于外加光场和/或电场中，调控离子液体体系的微结构，同时调控中性分子在离子液体体系中的分布。

根据本发明，步骤(1)中溶解在离子液中的中性分子，可以是中性小分子；同时，步骤(1)还可以包括将染料和/或探针分子分散到离子液体中的步骤；例如，可以先将中性小分子溶解到离子液体中，然后再将染料和/或探针分子分散到离子液体中，形成离子液体体系，通过染料和/或探针分子的光学和/或电学行为的改变和调控，来验证离子液体微结构的变化，和/或中性分子在离子液体中的移动和分布。

根据本发明，在步骤(1)中，所述的离子液体可以为离子液体中的一种或两种或更多种离子液体的混合物。

优选地，所述离子液体内部具有氢键网络，或极性和非极性的微区等微观上具有微不均一性的微观结构和微观环境。

优选地，所述离子液体可以进一步含有其他物质；所述其他物质可以选自例如下列溶剂中的一种或多种：水、乙醇、乙二醇、四乙二醇二甲基醚。

优选地，所述离子液体为含有由正电荷集中的杂环(如咪唑环、吡啶环中的一种或多种)和阴离子(如六氟磷酸、四氟硼酸、卤素阴离子中的一种或多种)构成的极性组分和非极性组分。

其中，所述极性组分中的杂环被非极性组分中的一种或多种取代。