专利名称：阴离子为[oh]离子液体的电化学制备方法
技术领域：
本发明涉及阴离子为[OH]-离子液体的电化学制备方法。
背景技术：
离子液体是一种新兴的溶剂和反应介质。由于其不挥发、结构可设计等独特的物理化学性质，离子液体在萃取分离、催化反应等领域的应用前景广阔，有望在21世纪取代易挥发对环境有害的传统有机溶剂。
离子液体的制备目前均是采用离子交换的制备方法，例如，[bmim][BF4]即是[bmim][Cl]与NaBF4在水溶液中先实现离子交换，再通过有机溶剂如二氯甲烷萃取的方法制备得到。这种方法制备得到的离子液体经常因为不能实现离子的完全交换，导致制备的离子液体含有杂质离子。这一点在最近报道的氨基酸离子液体制备中被着重提出，作为改进，该作者采取了将溴离子为阴离子的咪唑类离子液体通过阴离子交换柱把溴离子交换为氢氧根离子，然后与氨基酸通过中和反应制备得到纯净的氨基酸离子液体。
但是，离子交换树脂在离子交换操作时，要消耗大量的水、氢氧化钠、盐酸用于树脂的再生，得到的浓度很稀的产物溶液要蒸发除去水溶剂，这无疑增加了该制备工艺的成本，排放的废水对环境也会造成污染。
众所周知，氯碱工业采用了电化学制备工艺，将NaCl通过膜电解的方法制备得到了纯净的氢氧化钠、氢气和氯气。采用电化学方法来制备离子液体，才能从根本上降低工艺的成本，实现对环境的零污染排放。
发明内容
本发明采用电化学电解的方法，实现了阴离子为[OH]-离子液体的电化学制备。
本发明中的离子液体前驱体是一种以卤素类阴离子为阴离子的离子液体，该离子液体前驱体的阴离子(如溴离子)在阳极失去电子析出卤素单质(如溴)，同时在阴极析出氢气和生成氢氧根离子。由于采用了膜电解，即阴膜和阳膜，对应的离子只能选择性的穿过膜到达对应的电极室，因此生成的产物如溴和氢氧离子不会发生反应污染最终制备的阴离子为[OH]-的离子液体。
由于该制备工艺中仅仅消耗了电能，成本低，对环境零污染排放，因此真正实现了离子液体的绿色制备。
具体实施例方式本发明用以下实施例说明，但本发明并不限于下述实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围下，变化实施都包含在本发明的技术范围内。
实施例1将[P(C4H9)4][Br]置入电解槽中阴膜和阳膜之间的原料室，阴极室和阳极室均添加去离子水，通直流电进行电解。[P(C4H9)4]+通过阳膜进入阴极室，[Br]-通过阴膜进入阳极室，阳极上溴离子失去电子析出溴单质，阴极上氢气析出，并生成氢氧根离子，从而得到[P(C4H9)4][OH]。产率可达到100％，电流效率大于95％。
实施例2将[P(C4H9)4][Cl]置入电解槽中阴膜和阳膜之间的原料室，阴极室和阳极室均添加去离子水，通直流电进行电解。[P(C4H9)4]+通过阳膜进入阴极室，[Cl]-通过阴膜进入阳极室，阳极上氯离子失去电子析出氯单质，阴极上氢气析出，并生成氢氧根离子，从而得到[P(C4H9)4][OH]。产率可达到100％，电流效率大于95％。
实施例3将[EMIM][Br]置入电解槽中阴膜和阳膜之间的原料室，阴极室和阳极室均添加去离子水，通直流电进行电解。[EMIM]+通过阳膜进入阴极室，[Br]-通过阴膜进入阳极室，阳极上溴离子失去电子析出溴单质，阴极上氢气析出，并生成氢氧根离子，从而得到[EMIM][OH]。产率可达到100％，电流效率大于95％。
实施例4将[BMIM][Br]置入电解槽中阴膜和阳膜之间的原料室，阴极室和阳极室均添加去离子水，通直流电进行电解。[BMIM]+通过阳膜进入阴极室，[Br]-通过阴膜进入阳极室，阳极上溴离子失去电子析出溴单质，阴极上氢气析出，并生成氢氧根离子，从而得到[BMIM][OH]。产率可达到100％，电流效率大于95％。
实施例5将[HMIM][Br]置入电解槽中阴膜和阳膜之间的原料室，阴极室和阳极室均添加去离子水，通直流电进行电解。[HMIM]+通过阳膜进入阴极室，[Br]-通过阴膜进入阳极室，阳极上溴离子失去电子析出溴单质，阴极上氢气析出，并生成氢氧根离子，从而得到[HMIM][OH]。产率可达到100％，电流效率大于95％。
实施例6将[HMIM][Cl]置入电解槽中阴膜和阳膜之间的原料室，阴极室和阳极室均添加去离子水，通直流电进行电解。[HMIM]+通过阳膜进入阴极室，[Cl]-通过阴膜进入阳极室，阳极上氯离子失去电子析出氯单质，阴极上氢气析出，并生成氢氧根离子，从而得到[HMIM][OH]。产率可达到100％，电流效率大于95％。
实施例7将[N(C4H9)4][Cl]置入电解槽中阴膜和阳膜之间的原料室，阴极室和阳极室均添加去离子水，通直流电进行电解。[N(C4H9)4]+通过阳膜进入阴极室，[Cl]-通过阴膜进入阳极室，阳极上氯离子失去电子析出氯单质，阴极上氢气析出，并生成氢氧根离子，从而得到[N(C4H9)4][OH]。产率可达到100％，电流效率大于95％。
实施例8将[P(C15H31)4][Cl]置入电解槽中阴膜和阳膜之间的原料室，阴极室和阳极室均添加去离子水，通直流电进行电解。[P(C15H31)4]+通过阳膜进入阴极室，[Cl]-通过阴膜进入阳极室，阳极上氯离子失去电子析出氯单质，阴极上氢气析出，并生成氢氧根离子，从而得到[P(C15H31)4][OH]。产率可达到100％，电流效率大于95％。
实施例9将[P(C12H25)1(C4H9)3][Cl]置入电解槽中阴膜和阳膜之间的原料室，阴极室和阳极室均添加去离子水，通直流电进行电解。[P(C12H25)1(C4H9)3]+通过阳膜进入阴极室，[Cl]-通过阴膜进入阳极室，阳极上氯离子失去电子析出氯单质，阴极上氢气析出，并生成氢氧根离子，从而得到[P(C12H25)1(C4H9)3][OH]。产率可达到100％，电流效率大于95％。
权利要求
1.[OH]-离子为阴离子的离子液体的电化学制备方法，其特征是卤素离子为阴离子的离子液体通过电化学电解的方法，在阳极析出卤素单质，在阴极析出氢气并生成氢氧根离子，由于采用了膜电解，即阴膜和阳膜，对应的离子只能选择性的穿过膜到达对应的电极室，最终制备得到阴离子为[OH]-的离子液体。
2.根据权利要求1所述，所使用卤素离子为阴离子的离子液体的阳离子为膦类化合物、咪唑类化合物、胺类化合物等(阳离子上的有机取代基团包括烷烃类、烯烃类、芳烃类、杂环类等有机基团，可以相同也可以不同)。
3.根据权利要求1所述，卤素离子为Br-、Cl-、I-、F-。
4.根据权利要求1所述，电解可以采用单电解池或多电解池并联或串连操作如三室两膜(阴极室，阳极室，填料室；阴膜和阳膜)电解。
5.根据权利要求1所述，电解的温度在253.15K-373.15K之间。
6.根据权利要求1所述，电解电极包括钛电极、铂电极、镍电极、石墨电极、不锈钢电极等电极，根据电解需要，可通过对电极加以修饰以提高电极效率。
7.根据权利要求1所述，电解包括恒流电解和恒压电解两种方式。
8.根据权利要求6所述，在恒压或恒流电解条件下，阴膜只允许阴离子通过，阳膜只允许阳离子通过，从而可以避免产物的交叉污染，保证能得到纯净的新型离子液体。
9.根据权利要求3所述，膦类化合物、咪唑类化合物、胺类化合物等阳离子的脂肪链有机取代基团的碳数在1-18之间。
全文摘要
本发明中的离子液体前驱体是一种以卤素类阴离子为阴离子的离子液体，该离子液体前驱体的阴离子(如溴离子)在阳极失去电子析出卤素单质(如溴)，同时在阴极析出氢气和生成氢氧根离子。由于采用了膜电解，即阴膜和阳膜，对应的离子只能选择性的穿过膜到达对应的电极室，因此生成的产物如溴和氢氧离子不会发生反应污染最终制备的阴离子为[OH]
文档编号C25B1/00GK1710148SQ20051007232
公开日2005年12月21日 申请日期2005年5月30日 优先权日2005年5月30日
发明者张建敏, 张锁江 申请人:中国科学院过程工程研究所