离子液体在纳米材料合成中的应用

发布时间：2021-01-27 06:56

　　室温离子液体（ionic liquids, ILs）作为一种新型的绿色环保溶剂,由于其特殊的功能化结构及热稳定性好、挥发度低和溶解能力强等特点,目前被广泛应用于纳米材料的制备领域。本文重点介绍了离子液体在纳米材料制备中的应用及相关研究的最新进展,结合一些示例对本领域进行了概述,其中包括离子液体作为溶剂,例如作为反应介质和稳定剂;模板剂,例如利用离子液体的微结构（胶束和囊泡、液晶凝胶、乳液和微乳液）作为纳米材料合成中的模板和软模板;反应物,例如作为反应中的还原剂和反应组分;以及离子液体微乳液在纳米材料制备中的特殊用法进行了总结,并讨论了离子液体在快速发展的纳米材料制备领域中的存在挑战和机遇。 

【文章来源】：化工进展. 2020,39(05)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

离子液体构建保护层稳定纳米颗粒示意图

离子液体能够在水溶液或非水溶液中自组装成有序的结构[55-58]，即离子液体聚集体，并通过常规表面活性剂来支持离子液体聚集体的形成。这些聚集体是IL的胶束和囊泡、IL的液晶（LC）凝胶、IL的乳液和微乳液，可用于纳米结构的受控合成，通常用作软模板。IL的长烷基链可以在水或其他分子溶剂中组装和形成胶束，即具有Cnmim+阳离子的IL可聚集形成溶液中的胶束。Li等[55]通过共沉淀法在不同质量分数的1-十二烷基-3-甲基咪唑溴化物（[C12mim]Br）和H2O的混合溶液中成功制备了具有不同形貌的LiNi0.5Mn1.5O4，随着IL浓度的增加，形成具有团聚结构的较大颗粒，这是由于IL胶束的形成，前体可以在IL胶束的表面上聚集形成大颗粒。

当烷基中阳离子长度n>10时，ILs几乎是低熔点的介晶固体，可以形成LC凝胶。当凝胶失去活性时可显著地限制颗粒运动。通过调整LC凝胶的组成，可以形成具有可调晶格尺寸的片状、二维六角形或三维立方结构[57]。IL凝胶可用作模板来控制纳米颗粒的形貌。例如，Kang等[58]在负载型催化剂的合成中，IL、水和无机盐通过剧烈搅拌在高于凝固点的温度下混合，然后通入空气，并迅速冷却形成多孔凝胶。多孔凝胶用于开发一步法合成固定在载体上的具有分级的中孔和大孔的纳米催化剂。以Au/SiO2的合成为例，通过TEOS的水解在多孔凝胶中形成多孔SiO2,SiO2形成后，具有AuCl4-的IL结构域困在凝胶的SiO2框架中，如图4，通过还原Au Cl4-，产生Au纳米颗粒。IL结构域占据的空间成为SiO2的孔还原Au纳米颗粒的地方。Au纳米颗粒在孔中原位形成，而且在凝胶中形成的金原子不能移动，有利于形成小的Au颗粒。离子液体乳液和微乳液在纳米材料制备中作为模板剂将在1.4.2节中详述。


本文编号：3002643