本發(fā)明專利技術(shù)涉及一類新型的硝酰稀土金屬酸鹽陰離子的離子液體以及該類離子液體的制備方法和用途，屬于稀土功能材料及其制備技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)將稀土金屬硝酸鹽溶液以1:3的摩爾比加入到對應(yīng)的咪唑或吡啶硝酸鹽離子液體溶液中，反應(yīng)后除去溶劑，即得到稀土金屬離子液體。制得的硝酰稀土金屬酸鹽陰離子的離子液體是一類穩(wěn)定性好的稀土金屬離子液體，它們具有離子液體特性的同時也可以具有稀土金屬的優(yōu)點，可以具有發(fā)光特性和磁性，且所需成本低，制備簡便，產(chǎn)品純度高，適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用，提供了一種簡單、高效、綠色的工藝得到高濃度稀土的液體發(fā)光材料/液體磁性材料。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一類稀土金屬離子液體及其制備方法和用途，尤其是一類新型的硝酰稀土金屬酸鹽陰離子的離子液體以及該類離子液體的制備方法和用途，屬于稀土功能材料及其制備技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
離子液體是一種低溫熔融鹽，在接近室溫條件下(<150°C)，是完全由離子構(gòu)成的低粘度液體，離子液體一般由有機陽離子與無機或有機陰離子構(gòu)成。離子液體是一種優(yōu)良的電解質(zhì)，到20世紀(jì)80年代中期，人們發(fā)現(xiàn)離子液體還可以作為一種新型溶劑和全新的催化材料，具有常用有機溶劑和傳統(tǒng)催化劑所無法比擬的性質(zhì)。離子液體具有高熱穩(wěn)定性、寬液態(tài)區(qū)間、可忽略蒸汽壓、極性可調(diào)等優(yōu)點，可提供非水環(huán)境，易于循環(huán)使用，具有很多分子化合物不可比擬的獨特性能。近年來隨著材料科學(xué)的蓬勃發(fā)展，離子液體的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，離子液體作為可設(shè)計的溶劑/軟材料已從早先的溶劑和電解質(zhì)迅速擴展到催化劑、萃取劑、潤滑劑、色譜固定相、推進劑、氣體吸收劑、磁性材料、光學(xué)材料等，它的用途覆蓋化學(xué)合成、分析測試、化工催化、材料科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等諸多學(xué)科，引起了化學(xué)學(xué)科和工業(yè)界的廣泛重視。稀土金屬離子由于其獨特的4f層電子構(gòu)型，而具有優(yōu)異的催化性能、發(fā)光性能和磁學(xué)性能，在顯示、固體激光器、光纖、防偽、醫(yī)學(xué)、生物標(biāo)記、超導(dǎo)、強磁體等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用價值。稀土金屬離子特殊的物理化學(xué)特性與離子液體結(jié)合在一起，將有望獲得新型液體材料。稀土金屬離子液體已經(jīng)被報道，其中硝酰稀土金屬鹽離子液體具有很好的水、潮濕穩(wěn)定性(G.H.Tao, Y.Huang, J.A.Boatz, J.M.Shreeve, Chem.Eur.J.2008,14，11167 - 11173)。但文獻報道的硝酰稀土金屬酸鹽離子液體不具有熒光和磁學(xué)特性，該研究只采用了三唑鎗和四唑鎗的陽離子，其合成的離子液體熔點較高，液態(tài)性質(zhì)較差，熱穩(wěn)定性不是很好。此外，其合成 方法需要比較復(fù)雜的制備過程和昂貴的脫水劑。而采用二烷基取代的咪唑或一烷基取代的吡啶為陽離子的離子液體通常都具有較好的穩(wěn)定性和流動性。有關(guān)本專利技術(shù)所涉及的低熔點高穩(wěn)定性的硝酰稀土金屬酸鹽離子液體至今尚未有報導(dǎo)，這類硝酰稀土金屬酸鹽離子液體的制備方法和用途也是本專利技術(shù)首次提及。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的在于提供一類新型的稀土金屬離子液體，并提供這類離子液體的制備方法和用途。本專利技術(shù)目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):本專利技術(shù)提供的稀土金屬離子液體，其陰離子結(jié)構(gòu)式為:(Ln[N03]6)3_。本專利技術(shù)提供的稀土金屬離子液體，其陽離子結(jié)構(gòu)式為:二烷基取代的咪唑[R1R2Im]+或一烷基取代的吡啶陽離子[RPy]+。其中稀土離子Ln 為 La3+，Ce3+，Pr3+，Nd3+，Sm3+，Eu3+，Gd3+，Tb3+，Dy3+，Ho3+，Er3+，Tm3+，Yb3+或 Lu3+。其中R1、R2、R為氫原子或可有合適取代基的低級烴基，如:甲基，乙基，丙基，丁基，異丁基，己基，辛基，烯丙基，氰乙基，乙酸乙酯基等。本專利技術(shù)提供的稀土金屬離子液體的制備方法是:將稀土金屬硝酸鹽溶液以1:3的摩爾比加入到對應(yīng)的咪唑或吡啶硝酸鹽溶液中，攪拌均勻，反應(yīng)后除去溶劑，即得到稀土金屬尚子液體。上述可用溶劑可以是水、甲醇、乙醇、異丙醇、乙腈、乙酸乙酯等一種或幾種，優(yōu)選乙腈、水。 該反應(yīng)溫度為室溫飛O °C，優(yōu)選室溫；反應(yīng)時間為廣24 h。本專利技術(shù)提供的稀土金屬離子液體具體主要有:1，3-二甲基咪唑六硝酸鑭鹽離子液體[C1Hiim]3(La[NO3]6)、1-甲基-3-乙基咪唑六硝酸鑭鹽離子液體[C2mim]3(La[NO3]6)、1-甲基-3-丁基咪唑六硝酸鑭鹽離子液體[C4mim]3(La[NO3]6)、1-甲基-3-己基咪唑六硝酸鑭鹽離子液體[C6mim]3(La[NO3]6)、1-甲基_3_辛基咪唑六硝酸鑭鹽離子液體[C8mim]3(La[NO3]6)、1-甲基-3-異丁基咪唑六硝酸鑭鹽離子液體UC4mim]3(La[NO3]6)、1-甲基-3-(3-甲基丁基)咪唑六硝酸鑭鹽離子液體[iC5mim]3(La[N03]6)、l_甲基-3-乙基咪唑六硝酸鈰鹽離子液體[C2mim]3(Ce[NO3]6)、1-甲基-3-乙基咪唑六硝酸鐠鹽離子液體[C2mim]3(Pr [NO3]6)、1-甲基-3-乙基咪唑六硝酸釹鹽離子液體[C2mim]3(Nd[NO3]6)、1-甲基-3-乙基咪唑六硝酸釤鹽離子液體[C2mim]3(Sm[NO3]6)、1-甲基-3-乙基咪唑六硝酸銪鹽離子液體[C2mim]3 (Eu[NO3]6)、1-甲基_3_乙基咪唑六硝酸釓鹽離子液體[C2mim] 3 (Gd [NO3] 6)、1-甲基-3-乙基咪唑六硝酸鋱鹽離子液體[C2mim] 3 (Tb [NO3] 6)、1-甲基-3-乙基咪唑六硝酸鏑鹽離子液體[C2mim]3(Dy[NO3]6)、1-甲基-3-乙基咪唑六硝酸欽鹽離子液體[C2mim]3 (Ho [NO3]6)、1-甲基_3_乙基咪唑六硝酸鉺鹽離子液體[C2mim] 3 (Er [NO3] 6)、1-甲基_3_乙基咪唑六硝酸銩鹽離子液體[C2mim] 3 (Tm[NO3] 6)、1-甲基-3-乙基咪唑六硝酸鐿鹽離子液體[C2mim]3(Yb[NO3]6)、1-甲基-3-乙基咪唑六硝酸镥鹽離子液體[C2mim]3(Lu[NO3]6)、1-乙基_3_烯丙基咪唑六硝酸銪鹽離子液體[C2aim] 3 (Eu [NO3] 6)、1-甲基_3_氰乙基咪唑六硝酸銪鹽離子液體[NCC2mim] 3 (Eu [NO3] 6)、1-甲基-3-乙酸乙酯基咪唑六硝酸銪鹽離子液體[EtOCOCiminJjEumO^e)、1-乙基吡啶六硝酸釤鹽離子液體[C2Py] 3 (Sm[NO3] 6)、1-丙基吡啶六硝酸銪鹽離子液體[C3Py] 3 (Eu [NO3] 6)、1- 丁基吡啶六硝酸鏑鹽離子液體[C4Py] 3 (Dy [NO3] 6)。本專利技術(shù)提供的稀土金屬離子液體及其制備與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著效果:1、本專利技術(shù)提供的是一類新型的離子液體，開發(fā)了離子液體的新品種。2、原料較易獲得，制備簡便，所需設(shè)備簡單，因此制備成本低，適宜大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。3、該制備方法在離子液體的陰離子組分通過硝酸配體直接引入稀土金屬組分、提高了稀土金屬離子在液態(tài)體系中的濃度，從而提供了一種簡單、高效、綠色的工藝得到高濃度稀土的液體材料。4、所得稀土金屬離子液體可以具有發(fā)光特性，發(fā)光色彩豐富，色純度高，熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性強，熒光壽命長，量子效率高，是一種很有價值的光學(xué)軟材料，可廣泛應(yīng)用于顯示，固體激光器，光波導(dǎo)放大，防偽，醫(yī)學(xué)，生物標(biāo)記等領(lǐng)域。5、所得稀土金屬離子液體可以具有順磁特性，可以實現(xiàn)單一組分的液體磁性材料，而不必額外添加具有強磁性的小顆粒，從而避開磁性固體不易溶解的難題，熱穩(wěn)定性強，是一種很有價值的液體磁體，可廣泛應(yīng)用于超導(dǎo)、強磁體、屏蔽材料等領(lǐng)域。具體實施例方式實施例1:1，3- 二甲基咪唑六硝酸鑭鹽離子液體[C1Hiim] 3 (La[NO3]6)將8.42 g (53.0 mmol) 1,3-二甲基咪唑硝酸鹽和7.64 g (17.7 mmol)六水合硝酸鑭加入到30 mL乙腈中，在室溫條件下反應(yīng)12 h，蒸干溶劑，得本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一類稀土金屬離子液體，其組成為Cat+3(Ln[NO3]6)3?。
【技術(shù)特征摘要】
1.一類稀土金屬離子液體，其組成為Cat+3(Ln[N03]6)3_。2.如權(quán)利要求1中所述稀土金屬離子液體，其陽離子Cat+為二烷基取代的咪唑[R1R2Im]+或一烷基取代的吡啶陽離子[RPy]+。3.如權(quán)利要求1中所述稀土金屬離子液體，其稀土離子Ln為La3+，Ce3+，Pr3+，Nd3+，Sm3+, Eu' GcT, Tb3+, Dy3+, Ho' Er' Tm3+, Yb3+或 Lu3+。4.如權(quán)利要求1中所述稀土金屬離子液體Cat+3(Ln [NO3] 6)3_的制備方法，其特征為:將稀土金屬硝酸鹽溶液以1:3的摩爾比加入到對應(yīng)的咪唑或吡啶硝酸鹽離子液體Cat+N03_溶液中，攪拌均勻，反應(yīng)后除去溶劑，得到稀土金屬離子液體Cat+3 (Ln [NO3] 6) 3_。5.如權(quán)利要求4中所述稀土金屬離子液體的制備方法，其陽離子Cat+為二烷基取代的咪唑[R1R2Im]+或一烷基取代的吡啶陽離子[RP...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陶國宏，何玲，季順平，
申請(專利權(quán))人：四川大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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