離子液體微乳液的研究探討

張在珍

(青島科技大學,山東 青島 266042)

1 引言

離子液也稱為室溫離子液體，一般有陰離子和陽離子構(gòu)成，離子液體具有酸性及超強酸性質(zhì)，從而不僅可以做溶劑使用也可以當催化劑使用，另外離子液體具有不易燃，易分離，無污染，易回收等優(yōu)點，可以代替污染性較大的傳統(tǒng)揮發(fā)性溶劑，是一種綠色溶劑，替代傳統(tǒng)的有機溶劑是綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的基本要求，應用也越來越廣泛。目前，離子液體的研究主要集中在：提高液體的穩(wěn)定性；尋找低成本的離子液體，出去離子液體中高沸點的有機物組分；研發(fā)既能作為溶劑也能最為催化劑的新體系[1]。但在離子液體與其他溶劑的相容性上研究較淺，從而限制了離子液體的應用。

微乳液是由水、油、表面活性劑等組分形成的透明或半透明的穩(wěn)定體系，這樣的體系具有高熱力學穩(wěn)定性，質(zhì)點均勻等特點，可以應用到醫(yī)藥，催化生化、半導體等領域中。近兩年來，大量研究表明，將離子液體作為油相或者水相，加上表面活性劑和助表面活性劑也可以形成穩(wěn)定的透明的體系。由于離子液體具有可設計性和性質(zhì)可調(diào)節(jié)性，形成的新的離子液微乳液也具有了可設計性和性質(zhì)可調(diào)節(jié)性，從而擴大了離子液體和微乳液的應用范圍[2]。

目前，離子液體微乳液主要有離子液體(IL) /油 (W)/表面活性劑(S)微乳液、離子液體(IL) /水(O) /表面活性劑(S)微乳液、離子液體(IL) /離子液體 (IL)/表面活性劑(S)微乳液。

2 離子液體微乳液

離子液體也稱為低溫熔融鹽，由陽離子和陰離子構(gòu)成，通常是熔點低于100℃的有機鹽。由于離子液體全部是離子組成，具備了很多良好的性質(zhì)，如熔點低，溶解性好，不易燃易爆，環(huán)保等。離子液體微乳液具備了兩者的優(yōu)點，應用領域也拓寬啦。

2.1 離子液體 /油 /表面活性劑微乳液

離子液體作為水相，和油相及表面活性劑形成了離子液體 /油 /表面活性劑微乳液微乳液，是目前應用最多的一種離子液體微乳液。研究最早的是BmimBF4/TX-100/環(huán)己烷三元體系，通過三相圖研究合適的比例，研究出多種微乳液類型。鄭利強課[3]題組研究了BmimBF4/TX-100/甲苯三元體系，通過循環(huán)安法與電導率法劃分離子液體微乳液的類型，Atkin等[4]報道了聚醚類非離子表面活性，與烷烴形成的微乳液，大量研究證實聚醚類非離子表面活性劑的親水基和親油基以及烷烴的鏈長對微乳液的影響和含水的離子液體微乳液相似。但離子型表面活性劑參與的離子液體微乳液的研究相對較少。

大量的研究表明在以離子液體為極性相的微乳液中添加少量水，可能對微乳液的形成及結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的水相微乳液受溫度的影響較大，甚至會發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，甚至可能出現(xiàn)相分離。

Gao 等[5]在環(huán)己烷/ BmimBF4//TX-100 微乳液體系中添加少量水，微乳液中水分子捕獲水、結(jié)合水、自由水三種存在狀態(tài)。鄭利強課題組發(fā)現(xiàn)加入水以捕獲水的形式存在，增大了BmimBF4/在TX-100/苯中的增容量，同時還研究了BmimBF6//Tween-20/水體系，用紫外關鋪法測定發(fā)現(xiàn)水含量的怎家增大了微乳液區(qū)域的微極性。

2.2 離子液體 /水 /表面活性劑微乳液

離子液體作為油相，和水相及表面活性劑形成了離子液體/水/表面活性劑微乳液，這類離子液體微乳液用離子液體替代了傳統(tǒng)的有機溶劑，具有無毒，無污染的特點。Gao[16]等測定了水/TX-100/mimBF4三元微乳液體系的結(jié)構(gòu)，并將微乳液劃分為離子液體/水、雙連續(xù)、水、離子液體三種類型，Sarkar[7]等利用紫外-可見光譜和熒光光譜研究了水/TX-100/mimBF4三元體系中水和離子液體的關系及影響。韓布興研究了用乙二醇代替水，同樣可以得到比較穩(wěn)定了離子液體微乳液。 與傳統(tǒng)的水相微乳液相比，溫度對離子液體微乳液的影響較小，在一定溫度范圍內(nèi)微乳液微結(jié)構(gòu)可以保持不變[7]。

2.3 其他類型離子液體微乳液

與前兩類微乳液體系比，其他類型的離子液微乳液研究的

相對較少。韓布興課題組最先報道了新 型 微 乳 液 體 系BmimPF6/AOT /PAF[8]。 在表面活性劑的作用下， BmimPF6能夠均勻的分散在離子液 體PAF 中 ，形成離子液體/離子液體微乳液體系。這種新型的微乳液是由不易揮發(fā)的組分構(gòu)成，研究者認為有可能用著化學反應和材料制備領域上[9]。

3 離子液體微乳液的應用和前景

目前很多研究者對離子液體微乳液合成納米材料引起了興趣，鄭利強課題組將離子液體微乳液為模板成功合成了介孔二氧化硅納米材料，并研究了二氧化硅的結(jié)構(gòu)，后來在BmimPF6/ TX-100/水體系中利用離子液體微乳液合成ZrO2納米材料。周等用不同的離子液體微乳液合成聚苯胺-Ag納米復合材料[10]。離子液體微乳液體系還可以應用到生物催化反應中，酶提供了一個很好的催化環(huán)境。

離子液體微乳液的這些性能，造就了一個新興的應用領域。離子液體微乳液的研究相對于離子液體起步較晚[11]，現(xiàn)在離子液體微乳液應用在納米材料，生物催化等領域，也突出體現(xiàn)了離子液體的良好特性。但目前研究還是在起步階段，還需要進一步的研究，主要研究一下幾點：

(1) 繼續(xù)研究離子液微乳液體系的本質(zhì)和特性，建立強大的理論體系。

(2) 解決離子液體微乳液成本高這一難題，離子液體的應用受成本的限制很大，尋找一種低成本的離子液體微乳液是很多研究者的研究目標。

(3) 研發(fā)功能性離子液體微乳液，利用離子液體的低揮發(fā)性、高沸點等特性，制備特殊功能的材料。

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