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被譽為(wèi)“綠(lǜ)色催化劑”的(de)新材料離(lí)子(zǐ)液體,是“未來的(de)溶劑”!

作者:英納氏            發布時間:2022-06-10

離(lí)子(zǐ)液體是低(dī)溫或室溫熔融鹽,可(kě)作為(wèi)綠(lǜ)色催化劑和(hé)溶劑,實際應用時可(kě)根據使用條件設計合成出具備特殊功能的(de)離(lí)子(zǐ)液體新材料,因此被稱為(wèi)“未來的(de)溶劑”。

離(lí)子(zǐ)液體(Ionic Liquid)又稱室溫離(lí)子(zǐ)液體、室溫熔融鹽或有(yǒu)機(jī)離(lí)子(zǐ)液體等,是由有(yǒu)機(jī)陽離(lí)子(zǐ)和(hé)無機(jī)陰離(lí)子(zǐ)組成,在100℃以下呈液體狀态的(de)鹽類。大多數離(lí)子(zǐ)液體在室溫或接近室溫的(de)條件下呈液體狀态,并且在水中具有(yǒu)一(yī)定程度的(de)穩定性。

由于有(yǒu)機(jī)陽離(lí)子(zǐ)與無機(jī)陰離(lí)子(zǐ)的(de)多樣性,通過改變配比組合可(kě)設計合成出具備特殊功能的(de)離(lí)子(zǐ)液體新材料,因此被稱為(wèi)“未來的(de)溶劑”。離(lí)子(zǐ)液體無味、不支持燃燒、蒸汽壓小且很難揮發、易回收,在工業使用中無有(yǒu)害氣體産生,是傳統有(yǒu)機(jī)溶劑的(de)良好替代品。與傳統常規溶劑相比在熱穩定性、導電性方面具有(yǒu)獨特的(de)優勢。

離(lí)子(zǐ)液體的(de)應用領域

離(lí)子(zǐ)液體作為(wèi)一(yī)種新型的(de)綠(lǜ)色環保溶劑,具有(yǒu)各種有(yǒu)利特征,如(rú)低(dī)熔點、低(dī)蒸汽壓、可(kě)設計性等,在各領域備受關注。但其應用仍需要完整的(de)物性和(hé)結構方面的(de)參數,但目前這方面的(de)積累還不充分,一(yī)定程度上限制了離(lí)子(zǐ)液體的(de)進一(yī)步開發和(hé)應用。雖然離(lí)子(zǐ)液體的(de)研究和(hé)應用展示出了誘人的(de)應用前景,但要大規模的(de)取代傳統有(yǒu)機(jī)溶劑,尚需做(zuò)許多工作, 尤其是缺乏它們(men)的(de)熱力學(xué)數據、動力學(xué)數據以及相應的(de)熱動力學(xué)模型。我(wǒ)們(men)相信離(lí)子(zǐ)液體在有(yǒu)機(jī)合成中會有(yǒu)越來越重要的(de)地(dì)位。石油産品脫硫、核污染廢料處理(lǐ)、潤滑材料、太陽能工業、電池材料、人造肌肉…

離(lí)子(zǐ)液體步入正軌

1914年(nián),Walden首先發現熔點在12℃的(de)硝酸乙基铵(EtNH3)NO3離(lí)子(zǐ)液體

1948年(nián),Hurley等人報道(dào)了第一(yī)代氯鋁酸鹽離(lí)子(zǐ)液體系

1976年(nián),基于N-烷基吡啶的(de)氯鋁酸鹽的(de)室溫離(lí)子(zǐ)液體被重新合成,為(wèi)離(lí)子(zǐ)液體在電化學(xué)、有(yǒu)機(jī)合成、催化等領域的(de)應用初步奠定了基礎

1992年(nián),抗水性、穩定性強的(de)1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(bmim[BF4])被合成,此後離(lí)子(zǐ)液體的(de)研究步入正軌

1996年(nián),N (CF3SO2) 2-的(de)咪唑類離(lí)子(zǐ)液體被合成, 具有(yǒu)對水穩定,不溶物水,還兼具低(dī)熔點、低(dī)粘度、高(gāo)導電率、高(gāo)熱穩定性等優點

20世紀80年(nián)代,1,3-二烷基咪唑鹽類離(lí)子(zǐ)液體被合成,大大擴展了離(lí)子(zǐ)液體的(de)範圍

離(lí)子(zǐ)液體是綠(lǜ)色可(kě)持續發展的(de)新工藝

2003年(nián),BASF開發出基于離(lí)子(zǐ)液體的(de)BASIL工藝,陸續推進離(lí)子(zǐ)液體産業化進程

2005年(nián),Bicak等發現了2-羟基乙铵甲酸鹽,這種離(lí)子(zǐ)液體具有(yǒu)極低(dī)的(de)熔點,室溫時有(yǒu)很高(gāo)的(de)離(lí)子(zǐ)電導率以及高(gāo)可(kě)極化度,能溶解多種無機(jī)鹽

2019年(nián),牛津大學(xué)Henry J. Snaith等人的(de)研究成果表明,咪唑基離(lí)子(zǐ)液體可(kě)以提高(gāo)FACsMA基鈣钛礦器件性能

2020年(nián),中科(kē)院過程所離(lí)子(zǐ)液體研究團隊在離(lí)子(zǐ)液體法分離(lí)回收氨氣取得進展,實現氨氣的(de)分離(lí)與資源化利用,而且無污染物排放,是一(yī)種綠(lǜ)色可(kě)持續發展的(de)新工藝

21世紀初,功能化成為(wèi)離(lí)子(zǐ)液體的(de)研究方向,根據所需要的(de)物理(lǐ)性質,化學(xué)性質,可(kě)以在離(lí)子(zǐ)液體中嫁接一(yī)些功能化基團以适應所需的(de)功能化需要。

離(lí)子(zǐ)液體行(xíng)業發展趨勢

新興行(xíng)業,具有(yǒu)環保嚴苛、規模化生産技術等準入門檻,離(lí)子(zǐ)液體相對來說屬于新興行(xíng)業,市(shì)場打開後會有(yǒu)較多進入者,環保要求的(de)嚴格可(kě)限制部分企業進入,而産品本身對技術、規模化生産的(de)能力亦能限制很多企業的(de)進入。

離(lí)子(zǐ)液體市(shì)場處于培育階段

市(shì)場處于培育階段,大部分應用市(shì)場待開發,離(lí)子(zǐ)液體市(shì)場被國(guó)際巨頭把控,且不直接對外銷售,國(guó)內(nèi)企業暫不具備大規模量産能力,市(shì)場處于培育階段,大部分應用市(shì)場待開發,對企業的(de)研發投入以及技術叠代要求較高(gāo)。

離(lí)子(zǐ)液體市(shì)場規模預測

據Research的(de)統計及預測數據顯示,2020年(nián)全球離(lí)子(zǐ)液體市(shì)場約為(wèi)3250萬美元,預計到2027年(nián)将達到5540萬美元,2020-2027年(nián)的(de)複合年(nián)增長(cháng)率為(wèi)7.9%。

主要研究單位/公司

國(guó)內(nèi):浙江藍德、萱嘉集團、林州科(kē)能、惠州艾利榮、河南利華、蕪湖華仁、中科(kē)院過程所、浙江大學(xué)…

國(guó)外:BASF、Solvay、Merck、Solvionic、Evonik、IOLITEC GmbH,Chemours,Proionic、Sk Chem…

ps:以上排名不分先後,名稱均為(wèi)簡稱

有(yǒu)機(jī)合成:中科(kē)院過程所開發的(de)2萬噸/年(nián)替代劇毒氫氰酸的(de)異丁烯生産甲基丙烯酸甲酯(MMA)…

工業催化:中科(kē)院過程所開發的(de)20 萬噸/年(nián)離(lí)子(zǐ)液體協同催化烷基化生産汽油添加劑、3 萬噸/年(nián)離(lí)子(zǐ)液體催化 CO2 轉化合成 DMC/EG…

電解液:新型離(lí)子(zǐ)液體锂電池電解液…

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