背景技术
离子液体(ionic liquid)是完全由离子组成的液态物质,其在室温或低温(-97℃~100℃)下为液体,因此又称室温/低温熔融盐(room/low temperature molten salt),或称液体有机盐(liquid organic salt)。离子液体的种类很多,咪唑类离子液体是其中的一种。咪唑类离子液体具有一些特殊的性质,例如与其它类型的离子液体相比,咪唑离子液体的稳定性好、溶解能力强等。特别是1,3-二取代咪唑的盐酸盐和乙酸盐，例如氯化1,3-二甲基咪唑，具有很强的溶解高分子化合物的能力，十分引人注目。氯化1,3-二甲基咪唑在许多领域中具有广泛的用途。它可以作为有机合成中的催化剂，用于合成各种有机化合物。它还可以用作离子液体的原料，用于溶剂和电解质等方面，所以氯化1,3-二甲基咪唑的合成显得尤为重要。
合成方法
将咪唑(0.55kg)和碳酸二甲酯(2.5kg)置于钽材质的反应器中,边搅拌边从反应器底部通入氯化氢气体(0.30kg),反应容器内温度上升至60℃左右。加料完成后升温至135℃,此时反应器中的压力会上升。通过阀门放出气体使压力维持在2.5MPa左右。反应结束并降至室温后,减压除去低沸点物,得到氯化1,3-二甲基咪唑(0.96kg)[1]。
相关研究
张兆龙以氯化1,3-二甲基咪唑(DMICL)作为电解液添加剂研究了其对锌负极性能的影响。DMI+可以优先吸附在锌负极表面，在静电力作用下形成静电保护层，改善了锌沉积行为。Cl-改变了Zn2+的溶剂化结构，提升电池的稳定性和可逆性。组装的Zn‖Zn对称电池在电流密度和面容量为1mA cm-2和1mA h cm-2的条件下表现出长达2800h的循环性能。Zn‖V2O5全电池在2.0A g-1的条件下也表现出较高的放电比容量(254.3mA h g-1),在循环750次之后容量保持率也达到了84％[2]。
黄尚晖采用分子动力学模拟方法研究了从300K到500K受限在半径为6.78(A)的(10，10)一维单壁碳纳米管中的离子液体氯化1,3-二甲基咪唑([Dmim][Cl])。结果表明，在400K时，碳纳米管内的离子液体发生一级相变。在低于400K时，离子液体呈现晶体形态，在碳纳米管的内部结晶形成一个以碳纳米管轴为轴，半径约为3.2(A)的离子液体纳米管晶体。通过模拟离子液体纳米管的X射线衍射发现，在温度低于400K时，在1.7(A)-1处出现明显衍射峰，对应于离子液体沿碳纳米管轴的方向有序的层状分布，相邻离子的层间距约为3.7(A)[3]。
参考文献
[1] 微宏动力系统(湖州)有限公司. 离子液体的制备方法、离子液体及离子液体在隔膜制备中的应用:CN201610362925.X[P]. 2017-12-05.
[2] 张兆龙. 水系锌离子电池锌负极表面调控及其电化学性能研究[D]. 北京:北京交通大学,2024.
[3] 黄尚晖. 离子液体在受限纳米尺度空间中的结构性质[D]. 天津:南开大学,2014. DOI:10.7666/d.Y2699774.