离子液体

本Valsler

本周,卡特里娜克雷默调查她所谓的“地球上一些最引人入胜的液体”,一组类的溶剂。

卡特里娜克莱默

化学溶剂通常被放在一边。而溶剂的选择非常重要,似乎没有明确的规则为什么反应有时在一个溶剂比另一个更有效。我可以从经验说,寻找完美的溶剂通过看似无穷无尽的筛选不是许多化学家们喜欢的东西。所以我很惊讶地发现一个类的溶剂曾经投票“英国创新最有可能塑造21^圣世纪”在一个全国性的民意调查显示由科学博物馆和了解了社会,共享荣誉与希格斯玻色子,3 d打印器官和覆盆子π的电脑。

但化合物赢得了投票并不是任何旧的溶剂;他们可能地球上一些最引人入胜的液体,而不是由个人原子,但完全阴离子和阳离子。这意味着这些液体本质上是盐,——至少根据中学科学教科书——意味着他们应该很好的固体晶格结构形式,不是液体在室温下。进入离子液体。这是詹森•巴拉阿拉巴马大学的化学工程教授。

杰森·巴拉

氯化钠可以是离子液体,如果你足够热。但是我想现代的定义是有机盐融化低于100摄氏度。之后,它成为盐融化低于室温,所以这些都是那些有很多感兴趣的在过去的20年之类的液体在室温下。

卡特里娜克莱默

所以在某种意义上,离子液体只不过是熔融盐。但当你觉得“盐”,你可能会想“氯化钠”和它的荒谬的800°C的熔点。需要一个新的描述,这个短语“离子液体”诞生了。其他名称包括液体盐、离子融化,熔融盐,或者,如果你想成为特别优雅,离子眼镜。

最常见的离子液体是由有机阳离子,通常一个烷基化胺,和无机阴离子,常常硼酸,硫酸或磷酸。他们是液体的原因吗?简单的空间。

杰森·巴拉

所以他们不包好,对吧?所以他们真的变得大而笨重,指控是离域。所以即使我们认为它是像一个阳离子和阴离子,它是如此的大,分散的指控,他们很难包装,那么他们唯一能做的就是成为液体因为我们不会是气体,也不能是一个固体。

卡特里娜克莱默

目前还不清楚谁做第一个真正的离子液体。这一概念甚至可能已经知道1900年之前。但在1914年,保罗·瓦尔登湖发现硝酸ethylammonium Russian-Latvian-German化学家盐的熔点只有12°C。《瓦尔登湖》是研究在熔盐电导率和分子大小之间的关系,只是寻找一些有足够低的熔点不烧穿他的测试设备。但在他研究写于20世纪初的禁欲主义的方式科学,《瓦尔登湖》似乎并不特别兴奋或硝酸ethylammonium创纪录的低熔点感兴趣。

《瓦尔登湖》的发现几乎没有人注意到几十年。1951年,美国一个研究小组发现混合某些盐-溴化ethylpyridinium和氯化铝-生产在室温下是液体的东西。事实上,它的熔点是非常低——混合不巩固,直到达到−40°C -,所以人们开始把利益。

离子液体的研究开始建立动量在80年代和1970年代,当有机金属化学介入,调查自己的潜力作为反应溶剂。然而,该领域仍相对模糊到1990年代。伦敦帝国理工学院汤姆Welton化学家回忆,当他去的第一个国际会议在1985年的主题是世界上几乎每个人都参加了研究离子液体-,你可以把它们都在一个房间。

字段(打个比方)在2000年代早期爆炸。突然,超强的偿付能力是风靡一时,发现应用程序作为电池电解液,润滑油,合成,作为溶剂和试剂。科学家甚至提出了建立一个巨大的旋转盘在月球上镀银离子液体,它可以作为一个非常大直径liquid-mirror望远镜。

所有这些兴奋也开始吸引工业化学家的关注。离子液体可以组合在至少一百万个不同的anion-cation组合调整属性如粘度和疏水性。与大多数传统的溶剂,从本质上说,他们是易失性。事实上,他们开始蒸汽压力太低,化学家认为他们无法蒸馏——原来他们可以,但是你需要相当高的温度和一个很好的真空泵。

2002年,巴斯夫化学制造商推出了新工艺生产的光,称为罗勒过程(与草,这是一个缩写“两相的酸清除利用离子液体”)。捕获一个过程使用一个离子液体前体酸酯化,作为副产品的生产。这就产生了一个分离的离子液体本身从其余的反应混合物。叔胺可以做同样的工作,但它吸收酸创建一个厚污泥,很难消除。离子液体,另一方面,是一个很好的明确的液体,不仅可以被轻易移除也再生恢复的前身。这个过程是开创性的,赢得了2004年欧洲化学新闻创新增长奖。

从那时起,离子液体应用在许多工业过程,衣服回收——他们用来溶解棉纤维提供安全的存储危险的气体如磷化氢或胂。然而,尽管他们的优势,最初的炒作离子液体已经减弱。离子液体看起来不太可能很快将取代传统的溶剂,因为他们太昂贵。

所以有办法少用离子液体,同时保留其独特的属性呢?巴拉这么认为。他的团队正在锚定少量的离子液体在多孔聚合物材料可以吸收二氧化碳。

杰森·巴拉

我总是真正感兴趣的聚合物,所以我开始思考如何应用离子液体聚合物系统。我们不是第一人,但第一个人应用于有限公司₂。离子液体与聚合物有一些很有趣的互动,他们将。如果我的聚合物被指控,我把一个离子液体,离子液体将坚持聚合物,你不能仅仅把它像一块海绵。如果我把聚苯乙烯混合在一个离子液体,它不会混合或混合的一点。如果你施加压力,离子液体可以被挤出。但是如果你有一个带电聚合物和你有一个离子液体,然后有很多的力量保持在一起。

所以我们所做的就是你可以使用离子液体聚合物。所以它不仅仅是一个随机的在分子水平上汤。我们要做的是我们使用带电聚合物,具有非常相似的功能离子液体,我们添加离子液体和我们得到的是结构性的变化。离子液体聚合物链之间,并将它变成很多孔和开放,你可以,在理想情况下,一个洞,有限公司₂适合通过,但甲烷洞太小,还是氮适合通过。这是大梦想,使这些命令,灵活使用带电聚合物和聚合物离子液体在一起。

卡特里娜克莱默

巴拉和他的团队正在使用标准的聚合物如聚亚醯胺离子液体,但也被functionalising超高性能凯夫拉纤维等材料,使它们与离子液体兼容。巴拉说,梦想是开发一种隐形材料,可以捕捉二氧化碳产生,例如在燃煤电厂。

杰森·巴拉

当然有很多的炒作。我认为人们已经有点迷恋它们在某种程度上,但仍有很多很酷的机会。我认为我们必须停止思考大规模使用它们,这是更多的东西如果你可以使用它来得到你想要的越少,越好。我们不会取代化学物质,我们知道就像甲醇,直接与离子液体溶剂,诸如此类。

卡特里娜克莱默

虽然这些超强的偿付能力不可能取代传统的很快,离子液体仍然持有一些惊喜和化学家、工程师和材料科学家不断寻找新的方法来利用他们的特殊属性。

本Valsler

与杰森·巴拉卡特里娜克雷默说从阿拉巴马大学的离子液体。下周的简单复合,一个巨大的壮举的耐力。

安娜Ploszajski

在21英里宽,平均需时约14小时游泳在水里不超过18摄氏度。实际上只有大约2000人曾经成功地穿越过;远远少于到达了珠穆朗玛峰的顶峰。当然,这样一个艰苦的任务必须由一个推动高效、大功率能量来源。

本Valsler

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