English
往期目录
新闻公告
More
化学进展 2009, Vol. 21 Issue (11): 2465-2473 前一篇   后一篇

• 《化学进展》创刊20周年纪念专辑 •

离子液体构效关系及应用*

张锁江**; 姚晓倩; 刘晓敏   

  1. （中国科学院过程工程研究所 北京  100190）
  • 收稿日期:2009-08-21 出版日期:2009-11-24 发布日期:2009-10-09
  • 通讯作者: 张锁江 E-mail:sjzhang@home.ipe.ac.cn
下载PDF ( 2445 ) 引用
导出

Structure-Property Relationships and Applications of Ionic Liquids

 Zhang Suojiang**;   Yao Xiaoqian;   Liu Xiaomin   

  1. (Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
  • Received:2009-08-21 Online:2009-11-24 Published:2009-10-09
  • Contact: Zhang Suojiang E-mail:sjzhang@home.ipe.ac.cn

离子液体独特的物理化学性质，使其成为应用前景良好的绿色功能材料和介质，受到广泛关注。本文探讨了离子液体结构-性质关系及现存的问题，对相关实验和理论工作进行了分析；揭示了离子液体的多尺度结构和动态变化规律，构建离子液体微观结构与宏观性质之间的定量关系，为离子液体体系定量设计与调控提供了科学理论和方法；展望了离子液体在化工、能源、环境和材料等领域的应用。

关键词： 离子液体, 构效关系, 应用

As a novel class of green functional materials and benign solvents with unique properties, ionic liquids (ILs) have been attracted increasing attention. It is indispensable to understand the structure-property relationships of ILs from the viewpoints of multiscale. To bridge the electronic, atomistic/molecular and mesoscopic scales across several orders-of-magnitude in length and time, the molecular simulation are performed on the way. The multiscale structures of ILs have been studied and analyzed by using the computational chemistry. Quantum mechanics (QM), molecular dynamics (MD), Computational fluid dynamics (CFD) approaches and experimental measures have been performed to validate and support the quantitative structure-property relationships of ILs. On the above basic, the more and more applications of ionic liquids in process engineering, energy sources, environments and materials are expected.

Contents
1 Introduction
2 Structure-property relationships of ILs
2.1 Structure-property rules of ILs
2.2 Multiscale structures of ILs
3 Applications of ILs
3.1 Applications in petrochemistry engineering
3.2 Applications in energy sources
3.3 Applications in environments
3.4 Applications in materials
4 Perspectives

Key words: ionic liquids, structure-property relationships, applications

中图分类号: 

()

[ 1 ] 　Seddon K. Green Chem. , 2002 , 4 : G25
[ 2 ] 　何鸣元(He M Y) , 戴立益(Dai L Y) . 离子液体与绿色化学( Ionic Liquids and Green Chemistry) , 2003 , 3 : 1 —3
[ 3 ] 　徐光宪(Xu GX) . 今日化学(Chemistry Today) , 北京: 高等教育出版社(Beijing : Higher Education Press) , 2001
[ 4 ] 　Zhang S , Sun N , He X, et al . J . Phys. Chem. Ref . Data , 2006 ,35 : 1475 —1517
[ 5 ] 　Zhang S , Sun N , Zhang X, Lu X. Sci . China Ser. B , 2006 , 49 :103 —115
[ 6 ] 　杜海(Du H) , 张永军(Zhang YJ ) , 杨春基(Yang C J ) , 曾群英(Zeng Q Y) , 白玉洁(Bai YJ ) . 石油化工( Petrochemical Technology) , 2005 , 34 : 396 —399
[ 7 ] 　Branco L C , Rosa J N , Afonso C A. J . Chem. Eur. , 2002 , 8 :3671 —3677
[ 8 ] 　Sun N , He X, Dong K, et al . Fluid Phase Equilib. , 2006 , 246 :137 —142
[ 9 ] 　Gardas R L , Coutinho J A P. Fluid Phase Equilib. , 2008 , 265 :57 —65
[10 ] 　Eike D M, Brennecke J F , Maginn E J . Green Chem. , 2003 , 5 :323 —328
[11 ] 　Morrow T I , Maginn EJ . J . Phys. Chem. B , 2002 , 106 : 12807 —12813
[12 ] 　Dong K, Zhang S , Wang D , Yiao X. J . Phys. Chem. A , 2006 ,110 : 9775 —9782
[13 ] 　Yu G, Zhang S , Zhou G, et al . AIChEJ . , 2007 , 53 : 3210 —3221
[14 ] 　Wang Y, Li H , Han S. J . Phys. Chem. B , 2006 , 110 : 24646 —24651
[15 ] 　Talaty E R , Raja S , Storhaug VJ , et al . J . Phys. Chem. B , 2004 ,108 : 13177 —13184
[16 ] 　Bülhl M, Chaumont A , Schurhammer R , Wipff G. J . Phys. Chem.B , 2005 , 109 : 18591 —18599
[17 ] 　Pópolo M GD , Lynden-Bell R M, Kohanoff J . J . Phys. Chem. B ,2005 , 109 : 5895 —5902
[18 ] 　Liu X, Zhang S , Zhou G, et al . J . Phys. Chem. B , 2006 , 110 :12062 —12071
[19 ] 　Zhou G, Liu X, Zhang S , Yu G, He H. J . Phys. Chem. B , 2007 ,111 : 7078 —7087
[20 ] 　Zhang S , Chen Y, Ren X, Zhang Y, Zhang J , Zhang X. J . Phys.Chem. Ref . Data , 2005 , 50 : 230 —233
[21 ] 　Zhang S , Yuan X, Chen ,Y, Zhang X. J . Phys. Chem. Ref . Data ,2005 , 50 : 1582 —1585
[22 ] 　Bates E , Mayton R , Ntai I , et al . J . Am. Chem. Soc. , 2002 ,124 : 926 —927
[23 ] 　Yuan X, Zhang S , Liu J , Lu X. Fluid Phase Equilib. , 2007 , 257 :195 —200
[24 ] 　Chen Y, Zhang S , Yuan X, Zhang Y, Zhang X, Dai W, Mori R.Thermo. Acta , 2006 , 441 : 42 —44
[25 ] 　Zhang S , Chen Y, Li F , Lu X, Dai W, Mori R. Catal . Today ,2006 , 115 : 61 —69
[26 ] 　Lopes J N A C , Padua A A H. J . Phys. Chem. B , 2006 , 110 :3330 —3335
[27 ] 　Xiao D , Rajian J R , Cady A , Li S , Bartsch R A , Quitevis EL. J .Phys. Chem. B , 2007 , 111 : 4669 —4677
[28 ] 　Wang Y, Voth G A. J . Am. Chem. Soc. , 2005 , 127 : 12192 —12193
[29 ] 　Jiang W, Wang Y, Voth G A. J . Phys. Chem. B , 2007 , 111 :4812 —4818
[30 ] 　Fu D , Card R J , Card R. US63507212B1 , 1999
[31 ] 　Adams C J , Earle MJ , Seddon K. Green Chem. , 2000 , 2 : 21 —24
[32 ] 　朱吉钦(Zhu J Q) , 陈健(Chen J ) , 费维扬(Fei W Y) . 化工学报(Journal of Chemical Industry and Engineering (China) ) , 2004 ,55 : 2091 —2094
[33 ] 　Sakakura T, Kohno K. Chem. Comm. , 2009 , 1312 —1330
[34 ] 　Sun J M, Fujita S , Arai M. J . Organomet . Chem. , 2005 , 690 :3490 —3497
[35 ] 　Ju H Y, Manju M D , Park D W, Choe Y, Park S W. React . Kinet .Catal . Lett . , 2007 , 90 : 3 —9
[36 ] 　Sun J , Zhang S , Cheng W, Ren J . Tetrahedron Lett . , 2008 , 49 :3588 —3591
[37 ] 　Cheng W, Wang X, Li G, Guo X, Zhang S. J . Catal . , 2008 , 255 :343 —346
[38 ] 　张锁江(Zhang S J ) , 于英豪(Yu Y H) , 刘军(Liu J ) , 李增喜(Li Z X) . CN18509472A
[39 ] 　Zhang S , Zhang Q , Zhang Z. Ind. Eng. Chem. Res. , 2004 , 43 :614 —622
[40 ] 　Boesmann A , Datsevich L , Andraeas J , Lauter A , Schmitz C ,Wasserscheid P. Chem. Commun. , 2001 , 66 : 2494 —2495
[41 ] 　王启宝(Wang Q B) , 刘坤峰(Liu K F) , 张香平(Zhang X P) ,张锁江( Zhang S J ) . 应用化工(Applied Chemical Industry) ,2008 , 37 : 7 —10 , 13
[42 ] 　Zhang S , Zhang Z. Green Chem. , 2002 , 4 : 376 —379
[43 ] 　Su B M, Zhang S , Zhang Z. J . Phys. Chem. B , 2004 , 108 :19510 —19517
[44 ] 　Jochen E , Wasserseheid P , Andraeas J . Green Chem. , 2004 , 6 :316 —322
[45 ] 　Lo W, Yang H , Wei G. Green Chem. , 2003 , 5 : 639 —642
[46 ] 　Saka S , Kusdiana D. Fuel , 2001 , 80 : 225 —231
[47 ] 　Watkins R S , Lee A F , Wilson K. Green Chem. , 2004 , 6 : 335 —340
[48 ] 　Swatloski R P , Spear S K, Holbrey J D , Rogers R D. J . Am.Chem. Soc. , 2002 , 124 : 4974 —4975
[49 ] 　罗慧谋(Luo H M) , 李毅群(Li Y Q) , 周长忍(Zhou C R) . 高分子材料科学与工程(Polymer Materials Science &Engineering) ,2005 , 21 : 233 —235
[50 ] 　Miao W S , Chan T H. Acc. Chem. Res. , 2006 , 39 : 897 —908
[51 ] 　Parvulescu V I. Hardacre C. Chem. Rev. , 2007 , 107 : 2615 —2665
[52 ] 　Ha S H , Lan M N , Lee S H , Hwang S M, Koo Y M. Enzyme.Microb. Technol . , 2007 , 41 : 480 —483
[53 ] 　Neto B A D , Alves M B , Lapis A A M, et al . J . Catal . , 2007 ,249 : 154 —161
[54 ] 　Cole A C , Jensen J L , Ntai I , et al . J . Am. Chem. Soc. , 2002 ,124 : 5962 —5963
[55 ] 　Fang D , Luo J , Zhou X L , et al . J . Mol . Catal . A , 2007. 274 :208 —211
[56 ] 　Li X, Eli W. J . Mol . Catal . A Chem. , 2008 , 279 : 159 —164
[57 ] 　Xing H B ,Wang T, Zhou Z H , Dai Y Y. Ind. Eng. Chem. Res. ,2005 , 44 : 4147 —4150
[58 ] 　Yuan X, Zhang S , Lu X. J . Chem. Eng. Data , 2007 , 52 : 596 —599
[59 ] 　Blanchard L A , Hancu D , Beckman E J , Brennecke J F. Nature ,1999 , 399 : 28 —29
[60 ] 　Anthony J L , Maginn E J , Brennecke J F. J . Phys. Chem. B ,2002 , 106 : 7315 —7320
[61 ] 　Kazarian S G, Briscoe B J , Welton T. Chem. Commun. , 2000 , 20 :2047 —2048
[62 ] 　Cammarata L , Kazarian S G, Salter P A. Phys. Chem. Chem.Phys. , 2001 , 3 : 5192 —5200
[63 ] 　Crowhurst L , Mawdsley P R , Perez-Arlandis J M, Salter P A ,Welton T. Phys. Chem. Chem. Phys. , 2003 , 5 : 2790 —2794
[64 ] 　Cadena C , Ahthony J L , Shah J K, et al . J . Am. Chem. Soc. ,2004 , 126 : 5300 —5308
[65 ] 　Liu X, Zhang S , Zhou G, Wu G, Yuan X, Yao X. J . Phys. Chem.B , 2006 , 110 : 12062 —12071
[66 ] 　Yu G, Zhang S , Yiao X, et al . Ind. Eng. Chem. Res. , 2006 , 45 :2875 —2880
[67 ] 　Li Z, Liu Z, Zhang J , et al . J . Phys. Chem. B , 2005 , 109 :14445 —14448
[68 ] 　Zhou Y, Antonietti M. Adv. Mater. , 2003 , 15 : 1452 —1455
[69 ] 　Ma L , Chen W, Li H , Zheng Y, Xu Z. Mater. Lett . , 2008 , 62 :797 —799
[70 ] 　Cooper E R , Andrews C D , Wheatley P S , Webb P B. Nature ,2004 , 430 : 1012 —1016
[71 ] 　Parnham E R , Morris R E. Acc. Chem. Res. , 2007 , 40 : 1005 —1013
[72 ] 　Jin K, Huang X, Pang L , Li J , Appel A , Wherland S. Chem.Commun. , 2002 , 2872 —2873
[73 ] 　Dybtsev D N , Chun H , Kim K. Chem. Commun. , 2004 , 1594 —1595
[74 ] 　Han L , Wang Y, Li C , Zhang S , Lü X, Cao M. AIChE , 2008 , 54 :280 —288
[1] 王丹丹, 蔺兆鑫, 谷慧杰, 李云辉, 李洪吉, 邵晶. 钼酸铋在光催化技术中的改性与应用[J]. 化学进展, 2023, 35(4): 606-619.
[2] 钱雪丹, 余伟江, 付濬哲, 王幽香, 计剑. 透明质酸基微纳米凝胶的制备及生物医学应用[J]. 化学进展, 2023, 35(4): 519-525.
[3] 张旭, 张蕾, 黄善恩, 柴之芳, 石伟群. 盐包合材料在高温熔盐体系中的合成及其潜在应用[J]. 化学进展, 2022, 34(9): 1947-1956.
[4] 刘亚伟, 张晓春, 董坤, 张锁江. 离子液体的凝聚态化学研究[J]. 化学进展, 2022, 34(7): 1509-1523.
[5] 彭帅伟, 汤卓夫, 雷冰, 冯志远, 郭宏磊, 孟国哲. 仿生定向液体输送的功能材料表面设计与应用[J]. 化学进展, 2022, 34(6): 1321-1336.
[6] 马佳慧, 袁伟, 刘思敏, 赵智勇. 小分子共价DNA的组装及生物医学应用[J]. 化学进展, 2022, 34(4): 837-845.
[7] 蔡雪儿, 简美玲, 周少红, 王泽峰, 王柯敏, 刘剑波. 人造细胞的化学构建及其生物医学应用研究[J]. 化学进展, 2022, 34(11): 2462-2475.
[8] 赵自通, 张真真, 梁志宏. 催化水解反应的肽基模拟酶的活性来源、催化机理及应用[J]. 化学进展, 2022, 34(11): 2386-2404.
[9] 王学川, 王岩松, 韩庆鑫, 孙晓龙. 有机小分子荧光探针对甲醛的识别及其应用[J]. 化学进展, 2021, 33(9): 1496-1510.
[10] 江松, 王家佩, 朱辉, 张琴, 丛野, 李轩科. 二维材料V2C MXene的制备与应用[J]. 化学进展, 2021, 33(5): 740-751.
[11] 罗贤升, 邓汉林, 赵江颖, 李志华, 柴春鹏, 黄木华. 多孔氮化石墨烯(C2N)的合成及应用[J]. 化学进展, 2021, 33(3): 355-367.
[12] 赵平平, 杨军星, 施健辉, 朱静怡. 基于树状大分子的SPECT成像造影剂的构建及其应用[J]. 化学进展, 2021, 33(3): 394-405.
[13] 徐翔, 李坤, 魏擎亚, 袁俊, 邹应萍. 基于非富勒烯小分子受体Y6的有机太阳能电池[J]. 化学进展, 2021, 33(2): 165-178.
[14] 靳钧, 林梓恒, 石磊. 一维新型碳的同素异形体:碳链[J]. 化学进展, 2021, 33(2): 188-198.
[15] 武江洁星, 魏辉. 浅谈纳米酶的高效设计策略[J]. 化学进展, 2021, 33(1): 42-51.
阅读次数
全文


摘要

离子液体构效关系及应用*