姜小萍， 汪繼輝

（青海民族大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，青海 西寧 810007）

在電化學(xué)研究中，常常會以離子液體作電解液應(yīng)用于制造新型高性能電池、太陽能電池以及電容器等。作為一種綠色環(huán)保的溶劑，同時對反應(yīng)還起到催化作用，常會以離子液體作為溶劑來達(dá)到合成的目的。而在最近幾年，Abbott等［5－7］發(fā)現(xiàn)了一類含有氯化膽堿的低共熔溶劑，這類低共熔溶劑具有與離子液體相似的物化性質(zhì)，被稱為類離子液體。該類離子液體因其具有低黏度、高電導(dǎo)率等優(yōu)點而主要應(yīng)用于金屬及金屬合金的電沉積研究。目前，對于含有鎂元素的類離子液體的報道很少，非氯化膽堿體系中含鎂的類離子液體則更少。本文利用六水氯化鎂和DMF溶劑作為反應(yīng)物，在常溫攪拌的條件下合成氯化鎂－DMF體系的類離子液體，并對合成物眾多的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行測定。其中，主要為電導(dǎo)率和含水量的測定。

1 實驗部分

1.1 試劑和儀器

氯化鎂，分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；DMF，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；卡爾費休試劑，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

DDSJ－318電導(dǎo)率儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司；卡爾費休水分測定儀，廣東科捷分析儀器有限公司。

1.2 六水合氯化鎂的制備

將氯化鎂固體試劑平鋪在培養(yǎng)皿中，放入烘箱，調(diào)節(jié)烘箱溫度在50℃～60℃，30min后取出密封，冷卻即可。

1.3 氯化鎂－DMF類離子液體的合成

1.3.1 準(zhǔn)備部分

采用電子分析天平準(zhǔn)確稱取11.964g六水氯化鎂至干燥、帶有磁子的圓底燒瓶內(nèi)，迅速封住瓶口（操作時，應(yīng)盡量減少六水合氯化鎂與空氣接觸的時間）。然后，繼續(xù)稱取47.855g的DMF溶劑，倒入上述的圓底燒瓶內(nèi)，并蓋緊瓶塞，編號為1。按照上述操作方法，再分別稱取20.509、31.761、47.855g的六水合氯化鎂和47.855g的DMF溶劑至3個不同的燒瓶內(nèi)，編號2、3、4。

1.3.2 合成部分

將盛有藥品的1、2、3、4號圓底燒瓶分別置于磁力攪拌器上，調(diào)節(jié)磁子的轉(zhuǎn)速至平穩(wěn)轉(zhuǎn)動為止。待燒瓶內(nèi)的白色固體完全溶于DMF溶劑，形成無色透明狀后停止磁力攪拌，將燒瓶內(nèi)液體倒入小錐形瓶，密封后按原來的編號依次編號。

1.4 類離子液體含水量測定

1.4.1 準(zhǔn)備部分

打開水分測定儀電源，往反應(yīng)器中加入卡爾費休試劑，開動機器，調(diào)節(jié)體系平衡后等待測定工作。

1.4.2 測定部分

用微孔進(jìn)樣器取出樣品約10μL，稱取樣品質(zhì)量，加入到反應(yīng)器中，開動攪拌器，使其充分反應(yīng)，待讀數(shù)穩(wěn)定后讀出含水量。

1.5 類離子液體電導(dǎo)率測定

1.5.1 準(zhǔn)備部分

打開油浴鍋和電導(dǎo)率儀的電源，調(diào)節(jié)油浴鍋溫度為25℃，將盛有1、2、3、4號樣的小錐形瓶架放在鐵架臺上，并將瓶身浸沒于油浴鍋中。

1.5.2 測定部分

待體系溫度一致后，將電極插入到樣品中（電極底端的鉑片應(yīng)完全浸沒在樣品中），穩(wěn)定后讀取讀數(shù)。取出電極，清洗并晾干。之后，將油浴鍋溫度調(diào)至35、45、55、65℃，依次測量電導(dǎo)率值。

2 結(jié)果與分析

2.1 水含量分析

2.1.1 實際含水量（見表1）

表1 類離子液體含水量隨鎂含量的變化表

2.1.2 理論含水量

本文利用六水合氯化鎂和DMF溶劑合成的類離子液體，在保證密封良好的情況下，水分的主要來源是氯化鎂中的結(jié)晶水。通過計算可以得到1、2、3、4號樣分別存在的理論水含量，見表2。

表2 類離子液體中的理論含水量值

2.1.3 理論值和實際值比較

由表1中數(shù)據(jù)可知，隨著六水合氯化鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，類離子液體中實際的水含量也在增加，六水合氯化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由20%增加到50%，實際測定的水含量由1 084.6μg增加到2 658.6μg。由表2中數(shù)據(jù)可知，隨著氯化鎂含量的增加，類離子液體中的理論含水量也在增加。

同一取樣量下的理論含水量和實際含水量見表3。

表3 同一取樣量下的理論含水量和實際含水量

不難看出，理論含水量和實際含水量在不同鎂含量下的數(shù)值很接近，排除隨機誤差的影響，可認(rèn)為理論值和實際值是一致的。

2.1.4 含水量測定的意義

無水氯化鎂的制備過程是相當(dāng)嚴(yán)格的，不能直接烘干氯化鎂晶體，它必須在氯化氫氣體的氛圍下加熱氯化鎂才能得到［8－14］，成本要比六水合氯化鎂高很多。本文采用相對比較易得的六水合氯化鎂作為其中的一種原料合成所需要的類離子液體，反應(yīng)后的結(jié)晶水就轉(zhuǎn)變成為溶劑水，采用常規(guī)通氮氣法即可除去絕大部分的水分。這種利用六水合氯化鎂溶解于有機溶劑的脫水方法較傳統(tǒng)的六水合氯化鎂的脫水方法簡便。

2.2 電導(dǎo)率分析

2.2.1 電導(dǎo)率圖表（見表4、表5和第33頁圖1）

表4 DMF－氯化鎂類離子液體的電導(dǎo)率隨溫度變化情況①

表5 DMF－氯化鎂類離子液體的電導(dǎo)率隨組成的變化情況①

由表4中數(shù)據(jù)可以看出，在組成一定時，類離子液體的電導(dǎo)率隨溫度升高而增大。由表5數(shù)據(jù)可知，在溫度一定時，類離子液體的電導(dǎo)率隨鎂含量的升高而減小。

由圖1可知，該類離子液體的電導(dǎo)率與溫度和組成有關(guān)，與溫度成正相關(guān)系，與組成（鎂含量）成反比關(guān)系。

2.2.2 電導(dǎo)率的測定意義

通過電導(dǎo)率的測定，我們驗證了類離子液體與離子液體具有一定的相似性，它們都有著比較高的電導(dǎo)率值，加上類離子液體具有綠色環(huán)保的特性，可運用在電池電解質(zhì)中，保證了電池的高導(dǎo)電性和環(huán)保性［15－17］。

3 結(jié)論

由于類離子液體有著與離子液體相近的物化性質(zhì)，所以類離子液體也能像離子液體一樣，作為溶劑參與到眾多的化學(xué)反應(yīng)中，包括氫化反應(yīng)、付克反應(yīng)、heck反應(yīng)及dield－alder反應(yīng)。然而，最為重要的用途在于，類離子液體可用來研究金屬及金屬合金的電沉積形貌以及電極種類對電沉積的影響。本文利用六水合氯化鎂和DMF溶劑在常溫攪拌的條件下合成了一種無色、透明和均一性良好的類離子液體，測定了該類離子液體的電導(dǎo)率和含水量，得出以下結(jié)論：

1）該類體系為高電導(dǎo)率的類離子體系，電導(dǎo)率隨溫度的升高而增大，隨六水合氯化鎂含量的增大而減小。

2）六水合氯化鎂中的水是整個類離子體系水的全部來源，反應(yīng)前后水的理論值和實際值相近。

3）存在的不足和需要完善之處在于：

合成物的結(jié)構(gòu)不能夠確定，即2種反應(yīng)物到底反應(yīng)了沒有、反應(yīng)到什么程度等，需要進(jìn)一步利用紅外光譜、紫外光譜、質(zhì)譜儀等分析其結(jié)構(gòu)；測定的物理性質(zhì)太少；對能否被電解的問題不能用數(shù)據(jù)來說明，后續(xù)需對合成物的循環(huán)伏安進(jìn)行測定，從而得出能否被電解的條件。

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