“離子液體”標準化定義 - 什么是“離子液體”？

2024-03-08 23:21:16 Monionic離子液體 6801

什么是“離子液體”？

離子液體，是指熔點小于100℃的鹽或能與其他物質(zhì)以非溶解方式的結(jié)合形態(tài)構成的結(jié)合鹽，以及以該類鹽為最小單位的合成鹽。（廣義定義 - 默尼化工科技（上海）有限公司官方提供）

此定義涵蓋了以下類型物質(zhì)：

(1) 單純的熔鹽（鹽），熔點<100℃，即通常所說的離子液體；

(2) 低溫共融鹽（結(jié)合鹽），熔點<100℃，如陰離子為AlCl₄^-、FeCl₄^-、CuCl₂^-、...的低溫共熔鹽；

(3) 含鹽低溫共融物（結(jié)合鹽），熔點<100℃，，如氯化膽堿-尿素（2:1）、...的低溫共熔物（即常說的"類離子液體"）；

(4) 符合以上條件的單體聚合反應后（合成鹽），如聚（1-乙烯基-3-甲基咪唑）氯鹽、...的聚合鹽（即常說的"聚離子液體"）。

理論上，任意可離子化的物質(zhì)都可以進行”離子液體化”設計，由此衍生出離子液體一大思想理念，即”離子液體化”技術。此思想最早由默尼化工科技（上海）有限公司創(chuàng)始人“何清”于2017年與合作伙伴就戰(zhàn)略性應用技術開發(fā)研討時提出，并一直延用至今...

接下來，解釋定義由來及該定義對未來離子液體發(fā)展的重要意義...

首先，得認同離子液體（ILs）沒有明確的分界線，這與納米材料的范疇非常相似。

先來看看納米材料的定義

納米材料是指三維空間尺度至少有一維處于納米量級(1-100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏觀體系之間的納米粒子所組成的新一代材料。（來源：納米材料的定義、特點和應用前景----中國科學院 (cas.cn)）

可以理解為

納米材料是物質(zhì)尺寸在空間尺度層面上的加工使之達到納米尺度，在這個尺度上表現(xiàn)出多種不同于宏觀尺度的理化性質(zhì)，從而衍生出納米科技；

離子液體是物質(zhì)熔點在溫度尺度層面上的改造使之處于室溫范圍，在這個溫度下表現(xiàn)出多種不同于傳統(tǒng)溶劑的理化性質(zhì)，從而衍生出離子液體科技。

對比之下，不難得出離子液體的標準定義，只要能夠如納米材料那樣確立邊界尺度一般的確立出離子液體邊界熔點即可，過去，就有人定義室溫范圍內(nèi)為液態(tài)并且指出溫度范圍為100℃以內(nèi)的稱之為離子液體，這里延用這個溫度為邊界熔點。

“離子液體”標準化定義

離子液體，是指熔點小于100℃的鹽。（狹義定義）

特殊情況：(1) 有些離子液體達到一定聚合度后熔點>100℃；(2) 熔點>100℃但與其他物質(zhì)以非溶解方式的結(jié)合形態(tài)存在熔點<100℃的低共熔物等。為統(tǒng)籌這些情況，我們借用了納米材料的另外一種定義方式（即以納米材料為最小單元加工的材料也稱之為納米材料），延申上述離子液體定義得到一個廣義的離子液體定義，即：

離子液體，是指熔點小于100℃的鹽或能與其他物質(zhì)以非溶解方式的結(jié)合形態(tài)構成的結(jié)合鹽，以及以該類鹽為最小單位的合成鹽。（廣義定義）

根據(jù)此廣義定義，少數(shù)含結(jié)晶水的無機鹽（如FeCl₃.6H₂O）熔點也能滿足這個條件，可稱之為無機離子液體，除此之外，現(xiàn)有離子液體多為有機鹽，可稱之為有機離子液體。

根據(jù)此廣義定義，完美解決離子液體范疇的不確定性問題。

“離子液體”形成條件？

首先，由陰、陽離子構成；

其次，陰、陽離子尺寸差異較大。

理論上，所有鹽都應該有相應的晶格模型，在熱運動的驅(qū)動下，晶格內(nèi)的陰、陽離子由于尺寸上的差異無法穩(wěn)定的存留在對應的晶格點位上而產(chǎn)生相對移動，這種相對移動幅度到達一定程度后，宏觀上就能表現(xiàn)為可流動液體狀態(tài)，因此，陰、陽離子尺寸差異越大，相對移動就越容易，宏觀上就能表現(xiàn)為熔點越低。