離子液體在無(wú)機(jī)納米材料合成上的應(yīng)用

王帥(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710300)

離子液體在無(wú)機(jī)納米材料合成上的應(yīng)用

王帥(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710300)

主要研究離子液體在無(wú)機(jī)納米材料合成中的應(yīng)用，分析了離子液體應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)離子液體在金屬納米粒子、金屬氧化物納米粒子合成等無(wú)機(jī)納米材料制備中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

離子液體；無(wú)機(jī)納米材料；合成

綠色化學(xué)近些年快速發(fā)展起來(lái)，以根本上消除化學(xué)化工生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境污染為研究目標(biāo)，尤其是離子液體新型綠色溶劑，低熔點(diǎn)高沸點(diǎn)，-96℃不凝固，400℃以上不揮發(fā)，污染小，環(huán)境友好回收方便，在無(wú)機(jī)納米材料合成制備中有著較大的應(yīng)用潛力。

1 離子液體

1914年，Sudgen等人就發(fā)現(xiàn)，有機(jī)鹽硝酸乙基銨室溫下為液態(tài)，1948年，乙基吡啶溴化三氯化鋁的合成宣布AlC13離子液體正式誕生。1982年，發(fā)現(xiàn)1-乙基-3-甲基咪唑氯化物-三氯化鋁之后，關(guān)于室溫離子液體的研究逐漸增多，在清潔能源、生命科學(xué)、制備功能材料等特殊應(yīng)用領(lǐng)域都廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)研究人員也已開(kāi)始嘗試在催化、納米材料制備、電化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用離子液體。

當(dāng)前離子液體的應(yīng)用主要集中在有機(jī)材料方面，在無(wú)機(jī)材料合成制備中的應(yīng)用相對(duì)較少。納米材料和傳統(tǒng)材料之間在力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)以及生物學(xué)方面都表現(xiàn)出顯著不同，其特殊性能特點(diǎn)來(lái)自于特殊的分子結(jié)構(gòu)，研究不同結(jié)構(gòu)納米材料，發(fā)掘其應(yīng)用價(jià)值成為納米材料研究的重點(diǎn)。常規(guī)納米材料制備方法多使用有機(jī)溶劑、模板，反應(yīng)條件要求比較苛刻，能耗高，成本高，找尋更加簡(jiǎn)便、節(jié)能、綠色的納米材料合成方法成為納米材料研究領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。

2 離子液體在合成無(wú)機(jī)納米材料中的應(yīng)用

2.1 金屬納米粒子合成

大多數(shù)金屬納米粒子都可以在離子液體中使用常規(guī)化學(xué)還原方法獲得，這樣合成的金屬納米材料以球形為主。張晟卯等人的研究中提到了一種室溫常壓下在室溫離子液體介質(zhì)中還原AgNO3制備納米材料的方法，在室溫[Bmin]BF4離子液體中反應(yīng)，獲得立方相結(jié)構(gòu)粒徑20nm左右的Ag納米微粒。研究認(rèn)為，離子液體不僅僅可以用作溶劑，還可以當(dāng)做修飾劑，阻止納米微粒之間的聚集，控制顆粒大小。納米鈀離子經(jīng)典室溫常壓制備方法為溶解Pd（CH3CO2）2和Phen鄰二氮雜菲于[Bmin] PF6離子液體，通氫氣化學(xué)還原二價(jià)鈀離子，合成的納米鈀離子可直接用于催化加氫，催化活性與選擇性更高，且可以重復(fù)利用。在HAuC14、NaPt（OH）6前驅(qū)硫醇離子液體制備納米金、鉑離子的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)離子液體在納米粒子生成過(guò)程中發(fā)揮介質(zhì)作用，離子粒徑在5nm以下，尺寸與均勻程度受到硫醇基團(tuán)數(shù)量、位置影響。微波輔助離子液法可以在沒(méi)有模板劑條件下直接制備大尺寸金納米片，HAuC14溶解于[Bmin]BF4，2.45GHz，128W微波輻射10min可獲得30μm，厚度50nm單晶體納米片，使用離子液體[Bmin]PF6，相同條件下也可獲得大尺寸納米片，但是乙二醇溶液介質(zhì)相同條件下只能獲得納米顆粒，認(rèn)為微波輔助離子液法制備金屬納米顆粒，離子液體充當(dāng)了模板，引導(dǎo)納米顆粒形成大尺寸納米片。

2.2 金屬納米氧化物合成

微波反應(yīng)條件下使用室溫離子液體介質(zhì)，可以合成不同形貌金屬氧化物，如ZnO、CuO、Co2O3、TiO2等，反應(yīng)中改變反應(yīng)條件以及離子液體陰離子、陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)，就能夠控制反應(yīng)體系微波吸收速率變化，而改變氧化物形貌。如Zhu等人微波加熱ZnO-[Bmin]BF4室溫離子液體，獲得了花狀、針狀納米ZnO結(jié)構(gòu)，曹潔明等人則在[C2OHmim]C1離子液體中獲得了厚50nm，長(zhǎng)幾百納米中心放射花瓣?duì)頩nO納米聚集體。不同的離子液體陰離子陽(yáng)離子會(huì)改變微波吸熱速率，而隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，聚集體有從片狀發(fā)展為棒狀的趨勢(shì)。微波輔助離子液體法同樣獲得了多種形貌各異的CuO納米、微米結(jié)構(gòu)如CuO納米葉、納米棒、納米花等，離子液體本身是優(yōu)秀的微波吸收劑，同時(shí)還發(fā)揮表面活性劑、包覆劑作用，形成晶體形貌過(guò)程中選擇吸附特定晶面，指導(dǎo)晶體形貌的形成，同時(shí)阻止晶粒生長(zhǎng)，獲得納米晶體。Kimizuka等人在Ti（OBu）4甲苯溶液中添加[Bmim] [PF6]室溫離子液體，界面溶膠-凝膠法制備3-20nm直徑銳鈦礦中空微球，同時(shí)借助羧酸、金屬納米粒子進(jìn)行微球內(nèi)、外表面改性，使其具有光催化特殊功能。一步法合成的TiO2凝膠微球沒(méi)有使用表面活性劑，而能在離子溶液中穩(wěn)定懸浮。顯然室溫離子液體給溶膠-凝膠無(wú)機(jī)中空微球合成提供了捷徑，通過(guò)攪拌速率、溫度等物理?xiàng)l件控制來(lái)改變微球尺寸，離子液體是溶劑，同時(shí)也是穩(wěn)定劑，使得煅燒之后TiO2微球仍然保持穩(wěn)定，這種方法在其他活性金屬氧化物合成中也得以廣泛應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

離子液體是一種新型環(huán)保綠色溶劑，可重用性好，揮發(fā)少，在無(wú)機(jī)納米材料合成中的應(yīng)用具有常規(guī)溶劑所沒(méi)有的特殊性質(zhì)，有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

[1]曹潔明,房寶青,王軍,鄭明波,鄧少高,馬賢佳.離子液體在無(wú)機(jī)納米材料合成上的應(yīng)用[J].化學(xué)進(jìn)展,2015（06）.

[2]譚琳,白慧萍,陳雅倩,楊光明,盧旭曉,楊云慧.離子液體在一維納米材料制備中的應(yīng)用[J].材料導(dǎo)報(bào),2014（03）.

[3]湯汝蘭,徐存英.離子液體制備無(wú)機(jī)納米“材料”研究進(jìn)展[J].云南冶金,2014（09）.

[4]陳孝云,邱仁輝.綠色離子液體在無(wú)機(jī)納米材料合成中的研究進(jìn)展[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2014（15）.

王帥（1987-）,男，漢族，籍貫：陜西岐山，職稱：助教，學(xué)歷：研究生，單位：陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：金屬納米材料合成制備應(yīng)用。