简述
N,N-二乙基甲胺(N,N-Diethylmethylamine)的分子式为C5H13N,分子量为87.16,常温常压下表现为无色液体。实验测定该物质的部分物理数据如下:密度:0.72g/mL at 25°C (lit.);熔点:-196 °C;沸点:63-65°C (lit.);折射率:20/D 1.389(lit.)。

制备方法
文献报道了一种在离子液体催化下经管式反应器连续合成制备N,N-二乙基甲胺的方法,属于有机功能单体制备技术领域。所述N,N-二乙基甲胺的制备方法包括以下步骤:(1)设定管式反应器的温度到达反应温度,然后利用柱塞进料泵将甲醇,二乙胺和离子液体催化剂泵入管式反应器内,甲醇和二乙胺发生反应得到粗产品;(2)将粗产品泵入脱轻塔进行分离提纯,将过量的二乙胺蒸出并冷凝接收,塔底产物再进入脱重塔,得到纯净的N,N-二乙基甲胺,塔底分离出的离子液体催化剂与水分层处理后可以重复使用。本发明的制备方法无需加入传统方法中的碱性催化剂,无固废产生,节能环保,且不需要高温高压,反应条件温和[1]。
应用与研究
燃料电池是把燃料的化学能直接转化为电能的发电装置。其中,质子交换膜燃料电池(PEMFC)使用一种固体聚合物膜作为电解质,适用于作便携式移动电源,对环境友好,是目前能源领域研究和开发的热点。研究表明,N,N-二乙基甲胺可用作阴离子膜型燃料电池的燃料气体用加臭剂原料。所述加臭剂含有选自由氨气,三甲胺,三乙胺,N,N-二乙基甲胺,N,N-二丙基甲胺,N,N-二丙基乙胺,N,N-二异丙基甲胺,N,N-二异丙基乙胺,二甲胺,二乙胺,二丙胺,乙基甲基胺,丙基甲基胺,丙基乙基胺,甲胺,乙胺,以及丙胺组成的组中的至少1种或2种以上。该加臭剂燃烧后不生成有害的硫化合物,不使燃料电池的性能劣化,能够检测低浓度下的泄露,即使通过气味以外的方法,例如目测也能检测气体的泄露[2]。此外,质子交换膜(PEM)是质子交换膜燃料电池的核心,是一种选择透过性功能高分子膜,主要起传导质子,绝缘电子,隔离氧化剂与还原剂的作用。燃料电池的输出功率,电池效率以及成本都强烈地依赖于质子交换膜。目前,PEMFC主要使用全氟磺酸膜,如Naifon@膜。尽管Nation@膜具有质子导电率高,化学稳定性好和机械强度高等优点,但因这些优点受温度(<100℃)和加湿的局限,而且由于具有成本高,甲醇渗透率大和水管理困难等缺点,极大限制了PEMFC的应用。因此,研发出较高温(>100℃)且不加湿条件下,导电性好,热稳定性高的膜材料具有重要意义。
离子液体由于具有低熔点,难挥发,高电导率,电化学窗口宽及良好的热化学稳定性等优点,有望成为中温PEMFC的理想电解质。但是,由于液态电解质,储存运输不方便,需要加入化学稳定性固体,如SiO2作为载体与离子液体可成为无机-有机质子杂化膜。研究人员以硅氧烷为前驱体通过溶胶-凝胶法制备离子液体掺杂的无机-有机复合膜,确定其结构和热稳定性,研究了在无加湿条件下,离子液体的负载量以及温度对复合膜电导率的影响,其主要结果如下: 1)以N-甲基咪唑,溴代正丁烷及硼氢化钠为原料,通过两步法合成室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4);以N,N-二乙基甲胺,三氟甲基磺酸为原料,通过直接法合成室温离子液体N,N-二乙基甲胺三氟甲基磺酸盐([dema][TfO]);2)通过溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体首次得到离子液体[Bmim]BF4掺杂的光滑,透明,均匀的复合膜,同法得到[dema][TfO]掺杂的复合膜,膜厚皆为0.5~1.0mm;3)IR结果表明,硅胶与离子液体之间是以分子间的作用相结合,并非形成新的化学键;热重-差热(TG/DSC)分析结果表明,两种复合膜热分解温度大于300℃,显示出很好的热稳定性,适合中温燃料电池的条件; 4)电导率测试结果表明,电导率与负载量和温度具有正相关性。在150℃非加湿条件下,60%[Bmim]BF4掺杂硅胶的电导率为1.3×10-2S/cm,60%[dema][TfO]掺杂硅胶的电导率为1.6×10-2S/cm。复合膜展现出良好的电导率,有望成为燃料电池质子交换膜潜在的材料; 5)对于两种离子液体[Bmim]BF4和[dema][TfO]掺杂形成的无机-有机复合膜的电导率和活化能的比较的分析结果表明,离子液体的分子结构不同,对复合膜的质子传导机制的影响也不同,离子液体与无机基质的相互作用越强,质子传导能越小;6)比较复合膜与Nafion膜的导电性,结果表明:在无加湿条件下,电导率的顺序为:低温(≤60℃)时,Nafion>硅烷-IL复合膜>IL/Nafion硅烷-IL复合膜,但是温度高于80℃时,Nafion易分解,电导率顺序为:硅烷-IL复合膜>IL/Nafion>Nafion。尽管IL/Nafion表现出良好的热稳定性,但是电导率较低。硅烷-IL复合膜在中温且非加湿条件下电导率较高,热稳定性良好,但是膜的机械性能较差,有待于进一步改进。
参考文献
[1]姚慧玲,李田田,王红乐,等.一种N,N-二乙基甲胺的制备方法:CN202310413279.5[P].CN116444379B.
[2]根岸贵幸,渡边伸.用于阴离子膜型燃料电池的燃料气体用加臭剂,燃料气体以及使用了阴离子膜型燃料电池的发电系统:CN201580049524.2[P].CN107078324A.
[3]余凤春.离子液体[Bmim]BF4和[dema][TfO]复合膜的制备与性能研究[D].延边大学,2013.