一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法
【专利摘要】一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法，在氮气环境保护下，取胺类或磷类单体与卤代烷基烃混合，加热并回流后冷却，真空干燥后得到卤化离子液体中间体，向卤化离子液体中间体加入硫氰酸钠混合后，分别用丙酮溶剂和二氯甲烷有机溶剂除去沉淀物和钠盐，旋转蒸发除去丙酮溶剂和二氯甲烷有机溶剂，最后将上述得到的混合溶液加热后减真空干燥，获得硫氰酸盐离子液体；本发明利用两步合成法合成由有机阳离子和硫氰酸根阴离子组成的室温熔融盐做为作为电解液，具有操作简单，成本低廉，设备要求低，可大规模生产特点，本发明制备的电解液，具有不挥发、不可燃性、低粘度、高电导率、可调性的特点。
【专利说明】一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及离子液体【技术领域】，特别涉及一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的 制备方法。
【背景技术】
[0002] 当今社会，由化石燃料的燃烧、全球气候变暖等所引发的一个全球性的问题一能 量储存。目前已开发的、对社会环境友好的储能技术有光伏产业中太阳能电池、锂离子电池 和超级电容器。超级电容器，是介于传统电容器和化学储能电池之间的新能源储能设备。超 级电容器具有比功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、电能存储时间长、无记忆功能等 特点。由于传统电容器的比能量密度低、锂离子电池的比功率密度低，在高功率和高脉冲等 应用方面，超级电容器成为研究的热点。
[0003] 电解液，电容器的"血液"，在大电流放电和能量密度方面起着重要的作用。然而， 对超级电容器来说，其能量密度与电解液所决定的工作电压的平方成正比。然而，水系电 解液的工作电压不能超过IV，且具有腐蚀性，易挥发等缺点；有机电解液具有易燃的缺点； 常用于电解液的离子液体[Bmim]BF4的黏度大，电导率小，其电导率在室温下仅为2. 94mS/ cm〇
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种硫氰酸根功能化离子 液体电解液的制备方法，本方法操作简单，便于实现，制备的硫氰酸盐离子液体蒸气压低， 具有不挥发、不可燃性、低粘度、高电导率、可调性的特点。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
[0006] -种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法，包括：
[0007] 步骤一：在氮气环境保护下，取胺类或磷类单体加入到烧瓶中，向烧瓶中滴加卤代 烷基烃，滴加完毕后对烧瓶中的混合物进行加热，升温至60-11(TC之后再回流4-10h，反应 结束后冷却至室温，再用有机溶剂洗涤3次去除未反应的物质，旋转蒸发除去有机溶剂，将 上述得到的产品加热至60-80°C下减压至0. IMPa真空干燥8-12h，得到卤化离子液体中间 体；
[0008] 步骤二：取上述制备的卤化离子液体中间体和硫氰酸钠（NaSCN)，按照摩尔比 1:1-1:5的比例进行混合，混合后加入摩尔量为硫氰酸钠2-10倍的丙酮溶剂中，在室温下 磁力搅拌12_72h，反应结束后静置，过滤除去沉淀物，将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂，再向 滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠2-10倍的二氯甲烷有机溶剂，在室温下磁力搅拌l-5h，反应 结束后静置，过滤除去溶液中的钠盐，将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂，最后将上述 得到的混合溶液加热至60-80°C下减压至0. IMPa真空干燥8-12h，最终获得硫氰酸盐离子 液体。
[0009] 加入烧瓶中的所述胺类或磷类单体与卤代烷基烃的摩尔比1 :5。
[0010] 所述胺类或磷类单体包括：N-甲基咪唑。
[0011] 所述卤代烷基烃包括：溴代正乙烷、溴代正丙烷和溴代正丁烷。
[0012] 所述有机溶剂为丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1:1-1:5的比例进行混合的溶剂。
[0013] 所述卤化离子液体中间体由X阳离子和Y阴离子组成，其通式为：[X]Y，所述Y阴 离子包括：Γ、cr、Brl口 Γ，所述X阳离子包括：咪唑类阳离子、批咯类阳离子、批咯烷类阳 离子、吡啶类阳离子、哌啶类阳离子、季铵类阳离子或季磷类阳离子，
[0014] 所述咪唑类阳离子，结构如下：
[0015]
【权利要求】
1. 一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法，其特征在于，包括： 步骤一：在氮气环境保护下，取胺类或磷类单体加入到烧瓶中，向烧瓶中滴加卤代烷基 烃，滴加完毕后对烧瓶中的混合物进行加热，升温至60-1KTC之后再回流4-10h，反应结束 后冷却至室温，再用有机溶剂洗涤3次去除未反应的物质，旋转蒸发除去有机溶剂，将上述 得到的产品加热至60-80°C下减压至0. IMPa真空干燥8-12h，得到卤化离子液体中间体； 步骤二：取上述制备的卤化离子液体中间体和硫氰酸钠（NaSCN)，按照摩尔比1:1-1:5 的比例进行混合，混合后加入摩尔量为硫氰酸钠2-10倍的丙酮溶剂中，在室温下磁力搅拌 12-72h，反应结束后静置，过滤除去沉淀物，将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂，再向滤液中加 入摩尔量为硫氰酸钠2-10倍的二氯甲烷有机溶剂，在室温下磁力搅拌l-5h，反应结束后静 置，过滤除去溶液中的钠盐，将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂，最后将上述得到的混 合溶液加热至60-80°C下减压至0. IMPa真空干燥8-12h，最终获得硫氰酸盐离子液体。
2. 根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法，其特征在 于：加入烧瓶中的所述胺类或磷类单体与卤代烷基烃的摩尔比1 :5。
3. 根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法，其特征在 于：所述胺类或磷类单体包括：N-甲基咪唑。
4. 根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法，其特征在 于：所述卤代烷基烃包括：溴代正乙烷、溴代正丙烷或溴代正丁烷。
5. 根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法，其特征在 于：所述有机溶剂为丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1:1-1:5的比例进行混合的溶剂。
6. 根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法，其特征在 于：所述卤化离子液体中间体由X阳离子和Y阴离子组成，其通式为：[X]Y，所述Y阴离子包 括：F'Cl'BrI口 Γ，所述X阳离子包括：咪唑类阳离子、批咯类阳离子、批咯烷类阳离子、批 啶类阳离子、哌啶类阳离子、季铵类阳离子或季磷类阳离子， 所述咪唑类阳离子，结构如下：
式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基，&为含有0-12个碳原子的饱和 或不饱和的烃基，而R2为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基； 所述吡咯类阳离子，结构如下：（添加了一个）
式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基，&为含有1-12个碳原子的饱和 或不饱和的烃基。 所述吡咯烷类阳离子，结构如下：
式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基，Ri为含有1-12个碳原子的饱和 或不饱和的烃基。 所述吡啶类阳离子，结构如下：
式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基； 所述哌啶类阳离子，结构如下：
式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基，&为含有1-12个碳原子的饱和 或不饱和的烃基； 所述季铵类阳离子，结构如下：
式中Ri，R2, R3, R4为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基； 所述季磷类阳离子，结构如下：
式中Ri，R2, R3, R4, R5, R6为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基。
7.根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法，其特征在 于：所述卤化离子液体中间体包括：1-乙基-3-甲基咪唑溴盐（EmimBr)、1_丙基-3-甲基 咪唑溴盐（PmimBr)和1-丁基-3-甲基咪唑溴盐（BmimBr)。
8.根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法，其特征 在于：所述硫氰酸盐离子液体由硫氰酸根阴离子和阳离子组成，所述阳离子包括：咪唑、批 咯、吡咯烷、吡啶、哌啶、季铵盐或季磷盐。
【文档编号】C07D233/58GK104193685SQ201410244496
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】张利锋, 宋巧兰, 刘毅, 郭守武 申请人:陕西科技大学