離子液(ye)體(ti)是低溫或室溫熔融鹽,可作為綠色催化劑(ji)和溶劑(ji),實際應用(yong)時可根據使用(yong)條件設計合成出具備特殊功能的(de)(de)離子液(ye)體(ti)新(xin)材料,因此被稱為“未來的(de)(de)溶劑(ji)”。
離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)液體(ti)(Ionic Liquid)又(you)稱室(shi)(shi)溫(wen)(wen)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)液體(ti)、室(shi)(shi)溫(wen)(wen)熔融鹽或有機(ji)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)液體(ti)等(deng),是(shi)由有機(ji)陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)和無機(ji)陰離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)組成,在100℃以下呈液體(ti)狀態的鹽類(lei)。大多數離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)液體(ti)在室(shi)(shi)溫(wen)(wen)或接(jie)近室(shi)(shi)溫(wen)(wen)的條件下呈液體(ti)狀態,并(bing)且在水中具有一(yi)定程度(du)的穩定性(xing)。
由于(yu)有(you)(you)機(ji)陽離子與(yu)無機(ji)陰(yin)離子的多樣性(xing),通過改變配比組合可設計合成出具(ju)(ju)備特殊功能的離子液體新材(cai)料,因此被稱為“未(wei)來的溶劑”。離子液體無味、不支(zhi)持燃燒、蒸(zheng)汽壓(ya)小且很(hen)難揮(hui)發、易(yi)回收(shou),在(zai)工業(ye)使(shi)用中無有(you)(you)害(hai)氣體產(chan)生,是傳統有(you)(you)機(ji)溶劑的良好替代(dai)品(pin)。與(yu)傳統常規溶劑相比在(zai)熱穩(wen)定性(xing)、導電性(xing)方面具(ju)(ju)有(you)(you)獨特的優勢。
離子液體的應用領域
離子液(ye)體(ti)作為一(yi)(yi)種新型的(de)(de)綠色環保溶劑,具(ju)有(you)各種有(you)利特征,如低熔(rong)點、低蒸汽壓、可(ke)設計性等,在各領域備受關(guan)注。但(dan)其應(ying)用仍需(xu)要完(wan)整的(de)(de)物(wu)性和(he)結構(gou)方面(mian)的(de)(de)參數,但(dan)目前(qian)這(zhe)方面(mian)的(de)(de)積累還不充分,一(yi)(yi)定程度上限(xian)制了離子液(ye)體(ti)的(de)(de)進一(yi)(yi)步開發和(he)應(ying)用。雖(sui)然離子液(ye)體(ti)的(de)(de)研究和(he)應(ying)用展示出了誘(you)人的(de)(de)應(ying)用前(qian)景,但(dan)要大規(gui)模的(de)(de)取(qu)代傳統有(you)機溶劑,尚需(xu)做許多工(gong)作, 尤(you)其是缺(que)乏它們(men)的(de)(de)熱(re)力學(xue)數據(ju)、動力學(xue)數據(ju)以及相應(ying)的(de)(de)熱(re)動力學(xue)模型。我們(men)相信離子液(ye)體(ti)在有(you)機合成中會有(you)越(yue)來(lai)越(yue)重要的(de)(de)地位。石油產品脫硫、核污染廢料(liao)處(chu)理、潤滑材料(liao)、太陽能工(gong)業、電池材料(liao)、人造肌肉…
離子液體(ti)步入正軌(gui)
1914年(nian),Walden首(shou)先(xian)發現熔點在12℃的硝酸乙基銨(EtNH3)NO3離子液體
1948年(nian),Hurley等人報道了第(di)一代氯鋁酸鹽(yan)離子液體系
1976年,基(ji)于N-烷基(ji)吡啶(ding)的(de)氯(lv)鋁酸鹽(yan)的(de)室溫離(li)子(zi)液(ye)體(ti)被重新合(he)成,為離(li)子(zi)液(ye)體(ti)在電化學、有機合(he)成、催化等領域的(de)應用初步奠定了基(ji)礎
1992年,抗水性、穩(wen)定性強的1-乙(yi)基(ji)-3-甲基(ji)咪唑四氟硼酸鹽(bmim[BF4])被合成,此后離(li)子液體(ti)的研究步入(ru)正軌(gui)
1996年(nian),N (CF3SO2) 2-的咪唑類離子液體被合成, 具有對(dui)水(shui)穩定,不溶物水(shui),還兼(jian)具低熔點、低粘度、高(gao)導電率、高(gao)熱穩定性等優點
20世紀80年代,1,3-二(er)烷基咪唑鹽類離(li)子液體(ti)被合成,大大擴展了離(li)子液體(ti)的范圍
離子(zi)液(ye)體是綠色可(ke)持續發展(zhan)的(de)新工藝
2003年,BASF開發出基于離子液(ye)體(ti)的BASIL工(gong)藝,陸續推進離子液(ye)體(ti)產業化進程(cheng)
2005年,Bicak等發現了2-羥基乙銨(an)甲酸鹽(yan),這種(zhong)離(li)子(zi)液體具(ju)有極(ji)(ji)低的熔點,室溫時有很(hen)高的離(li)子(zi)電導率以及(ji)高可極(ji)(ji)化度,能溶(rong)解(jie)多(duo)種(zhong)無(wu)機鹽(yan)
2019年,牛津大學Henry J. Snaith等人的研究(jiu)成果(guo)表明(ming),咪(mi)唑(zuo)基(ji)離子液體可以提(ti)高FACsMA基(ji)鈣(gai)鈦礦器件(jian)性能(neng)
2020年,中(zhong)科院過程所離(li)子(zi)液體研究團隊在離(li)子(zi)液體法(fa)分離(li)回收氨氣(qi)(qi)取得進展(zhan)(zhan),實現氨氣(qi)(qi)的(de)分離(li)與(yu)資(zi)源化利用(yong),而(er)且無污染物排放,是一種(zhong)綠色可持續(xu)發展(zhan)(zhan)的(de)新工藝
21世紀初,功能化成為離子液體(ti)的(de)研究方向(xiang),根據(ju)所需要(yao)的(de)物理性(xing)質,化學性(xing)質,可(ke)以在離子液體(ti)中嫁(jia)接一些(xie)功能化基團以適(shi)應所需的(de)功能化需要(yao)。
離子(zi)液體行(xing)業(ye)發展(zhan)趨勢(shi)
新(xin)興行業(ye)(ye),具(ju)有環(huan)保嚴苛、規(gui)模(mo)化(hua)生產技術(shu)等準入門檻(jian),離子液體(ti)相對來說(shuo)屬于新(xin)興行業(ye)(ye),市場打開后會有較(jiao)多進入者,環(huan)保要(yao)求(qiu)的嚴格可限制部分(fen)企(qi)業(ye)(ye)進入,而產品本身對技術(shu)、規(gui)模(mo)化(hua)生產的能(neng)力(li)亦能(neng)限制很(hen)多企(qi)業(ye)(ye)的進入。
離子液體(ti)市場處(chu)于培育階(jie)段
市場處于(yu)培育階段,大部分(fen)應用市場待開發(fa),離子液體市場被國際巨頭(tou)把(ba)控,且不(bu)直(zhi)接對外(wai)銷售,國內(nei)企(qi)業暫(zan)不(bu)具備大規模量產(chan)能力,市場處于(yu)培育階段,大部分(fen)應用市場待開發(fa),對企(qi)業的研發(fa)投入以及(ji)技(ji)術迭代(dai)要求較高。
離子液體市場規模預測
據Research的統計(ji)及預測數據顯(xian)示,2020年全球離子液體市(shi)場約(yue)為(wei)3250萬美(mei)元,預計(ji)到2027年將(jiang)達到5540萬美(mei)元,2020-2027年的復合年增長率為(wei)7.9%。
主要研究(jiu)單位(wei)/公司
國(guo)內:浙(zhe)江(jiang)(jiang)藍德、萱嘉集團(tuan)、林(lin)州科能(neng)、惠州艾利榮、河(he)南利華(hua)、蕪(wu)湖華(hua)仁、中科院過程所、浙(zhe)江(jiang)(jiang)大學(xue)…
國外:BASF、Solvay、Merck、Solvionic、Evonik、IOLITEC GmbH,Chemours,Proionic、Sk Chem…
ps:以上排名(ming)不分先后,名(ming)稱均(jun)為簡稱
有機合成:中(zhong)科(ke)院過程所開發的2萬噸/年替(ti)代(dai)劇(ju)毒氫(qing)氰酸(suan)的異(yi)丁烯(xi)生產甲(jia)基丙烯(xi)酸(suan)甲(jia)酯(MMA)…
工業催(cui)化:中科院過程所(suo)開(kai)發(fa)的20 萬噸/年(nian)離子(zi)液體協同催(cui)化烷(wan)基(ji)化生產汽油添加劑、3 萬噸/年(nian)離子(zi)液體催(cui)化 CO2 轉(zhuan)化合成(cheng) DMC/EG…
電解液(ye):新型(xing)離子液(ye)體鋰電池電解液(ye)…
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