[发明专利]双中心哌嗪离子液体及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种双中心哌嗪离子液体，其特征在于，所述双中心哌嗪离子液体具有如下结构式：

其中Y^-选自BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃^-中的一种。

2.一种双中心哌嗪离子液体的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤一、将1，4-二甲基哌嗪与卤代烷按摩尔比1∶2～1∶2.5混合后加热至60℃～80℃，搅拌反应得到烷基双中心哌嗪卤化物，其中所述卤代烷为甲氧基乙氧基氯甲烷或甲氧基乙氧基溴甲烷；

步骤二、将步骤一中制备的烷基双中心哌嗪卤化物与通式为M⁺Y^-的盐以摩尔比1∶2混合后加入去离子水中，搅拌发生离子交换反应，分离纯化后得到具有如下结构式的双中心哌嗪离子液体：

其中：M⁺选自Na⁺、K⁺和NH₄⁺中的一种，Y^-选自BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃^-中的一种。

3.根据权利要求2所述的双中心哌嗪离子液体的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述1，4-二甲基哌嗪与所述卤代烷搅拌反应的时间为24～72小时，反应液冷却后用乙酸乙酯洗涤，将洗涤得到的产物真空干燥得到提纯的烷基双中心哌嗪卤化物。

4.根据权利要求2所述的双中哌嗪离子液体的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述1，4-二甲基哌嗪与所述卤代烷的反应在氮气或氩气形成的保护气氛下进行。

5.根据权利要求2所述的双中心哌嗪离子液体的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述离子交换反应的温度为室温，时间为8～24小时。

6.根据权利要求2所述的双中心哌嗪离子液体的制备方法，其特征在于，步骤二中所述分离纯化步骤如下：将烷基双中心哌嗪卤化物与具有通式M⁺Y^-的盐搅拌反应后得到的混合液用二氯甲烷萃取，直至所得到的水相用饱和的AgNO₃水溶液滴定无沉淀产生，将二氯甲烷萃取物蒸发浓缩后真空干燥得到双中心哌嗪离子液体。

7.一种电解液，其特征在于，包括双中心哌嗪离子液体、有机溶剂和锂盐，所述双中心哌嗪离子液体具有如下结构式：

其中：Y^-选自BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃^-中的一种；

所述有机溶剂与所述双中心哌嗪离子液体的质量比为0～100，所述锂盐的浓度为0.3mol/L～1.2mol/L。

8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，所述锂盐选自四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双(三氟甲磺酰)亚胺锂及双(氟磺酰)亚胺锂中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯及丙酸乙酯中的至少一种。

10.一种电解液的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤一、提供有机溶剂，向所述有机溶剂中加入双中心哌嗪离子液体并搅拌均匀，所述有机溶剂与所述双中心哌嗪离子液体的质量比为0～100，所述双中心哌嗪离子液体具有如下结构式：

其中：Y^-选自BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(FSO₂)₂N^-和CF₃SO₃^-中的一种；

步骤二、向所述有机溶剂及所述双中心哌嗪离子液体形成的混合液中加入锂盐并搅拌溶解，所述锂盐的浓度为0.3mol/L～1.2mol/L。