[发明专利]一种氟化盐离子液体的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机化学合成领域，具体涉及一种氟化盐离子液体的合成方法。

背景技术

离子液体是由有机阳离子和有机阴离子或者无机阴离子组成的，由于离子间相互结合能力很差，在一定低温（< 100℃）下呈液态的盐，在熔盐范畴内，又称低温熔融盐。由于离子液体优异的性质：液态温度范围宽（-40~300^oC）、不燃性、蒸汽压低、电化学窗口宽、生物活性好、对有机和无机物良好的溶解性、酸碱度可调等，在电化学、合成、催化和分离等领域被广泛的应用。离子液体在氢化反应中起到溶剂和催化剂的双重作用。在电化学应用中，在离子液体电沉积温度远远低于传统熔盐，离子液体作为电解液可广泛应用于新型高性能电池、太阳能电池以及电容器等，同时利用离子液体电沉积轻金属、贵金属、半导体元素、稀有金属等，这些研究也都取得了一定的成果。

作为离子液体中的氟化盐，因具有更宽的电化学窗口和更好的稳定性等优点，且氟化盐离子液体对溶质的溶解性大于四氟硼酸盐离子液体、六氟磷酸盐离子液体，所以氟化盐离子液体制备方法受到人们的重要关注。

对于氟化离子液体的制备方法，通常采用化学法和电化学法进行氟化，最直接的方法是用HF气体、氢氟酸进行氟化，另外还有采用氟化试剂与咪唑电化学合成除杂等方法进行氟化。采用HF气体与卤化盐（本文卤素指代：氯、溴、碘）离子液体进行氟化的方法，由于HF气体剧毒和腐蚀性，所以操作比较复杂，对设备要求很严格；采用电化学方法得到的二取代氟化咪唑纯度不高，纯度低难以到达室温熔盐电解要求；采用氟化银通过复分解反应制备氟化盐离子液体，其成本费用极高，产物纯度取决于氟化银的纯度；常规利用电化学反应的方法，产物纯度不高，并且其后处理过程也难以去除杂质。因为离子液体的纯度对于其应用和物理化学特性的表征至关重要，高纯的氟化盐离子液体在后续的电化学实验中没有杂质的影响，电沉积能够得到高纯金属，所以需要一种能够得到高纯度氟化盐离子液体的制备工艺。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种氟化盐离子液体的合成方法，目的在于提供一种工艺简易、无有机溶剂、终产物纯度高、无废弃物的氟化盐离子液体合成方法。

实现发明目的的技术方案按照以下步骤进行：

（1）取卤化咪唑、卤化二甲基咪唑、卤化吡啶、卤化季铵盐或卤化吡咯其中之一的水溶液，或者将卤化咪唑、卤化二甲基咪唑、卤化吡啶、卤化季铵盐或卤化吡咯的固体加入蒸馏水溶解，然后加入过量的氢氟酸、氟化铵或氟化氢铵，密闭搅拌并升温至50-70^oC；

（2）上述原料充分反应至少3h，再升温至100-110^oC，蒸发掉多余的氟化氢气体及生成物氯化氢气体、氟化铵及生成物氯化铵气体或氟化氢铵及生成物氯化铵气体，并吸收尾气，得到未脱水的氟化盐离子液体；

（3）向未脱水的氟化盐离子液体中加入蒸馏水进行稀释，未脱水的氟化盐离子液体与蒸馏水的体积比小于1:50，向稀释液中加入AgNO₃溶液，若有沉淀生产，继续加入过量的氢氟酸、氟化铵或氟化氢铵，重复（1）和（2）步骤直至无沉淀生产，得到纯化的未脱水的氟化盐离子液体；

（4）将纯化的未脱水的氟化盐离子液体于80-120^oC下高真空度干燥至少48h，进行深度除水，除氟化氢、氟化铵或氟化氢铵，得到粘稠液体，对粘稠液体进行检测，检测合格后得到氟化盐离子液体。

在所述的步骤（1）中，卤化咪唑、卤化二甲基咪唑、卤化吡啶、卤化季铵盐、卤化吡咯水溶液或卤化咪唑、卤化二甲基咪唑、卤化吡啶、卤化季铵盐、卤化吡咯溶解于蒸馏水的质量浓度为10-80%；

所述的过量的氢氟酸、氟化铵或氟化氢铵加入量是化学反应计量比的2~5倍；

所述的步骤（4）中对粘稠液体进行检测方法是：

当反应原料包括氢氟酸时，向粘稠液体中加入蒸馏水稀释，粘稠液体与蒸馏水的体积比小于1:50，密闭加热至30-80^oC，用氟化氢检测仪稀释液中的氟化氢残留量，若读数大于>0.1ppm，继续在80-120^oC下高真空度干燥除氟化氢，直至检验氟化氢浓度<0.1ppm；若检测氟化氢浓度<0.1ppm，所得液体即为氟化盐离子液体；