比較氣相色譜法快速測定新離子液體性質的方法
【專利摘要】比較氣相色譜法快速測定新離子液體性質的方法，屬于氣體技術檢測領域。采用氣相色譜法,包括一根參比離子液體柱、一個或多個樣品離子液體柱和一套探針試劑，采用不同的探針試劑測出參比離子液體和待測離子液體的調整保留時間，從而得出待測離子液體與參比離子液體的性能差，從而得到待測離子液體的性能，進而篩選出所需的離子液體。本發明操作簡單,易于掌握,評價指標實用、明確，可有效應用于快速篩選新離子液體中。
【專利說明】比較氣相色譜法快速測定新離子液體性質的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用氣相色譜法，采用至少2根色譜柱和一套探針試劑，快速篩選新離子液體，是新離子液體的性能的測定方法，采用此方法能很快的篩選出所需的離子液體，屬于氣體技術檢測領域。
技術背景
[0002]離子液體特指在室溫及鄰近溫度下由有機陽離子和無機(有機)陰離子組成的特殊鹽類物質。可以把它看成是一種新型的溶劑，也可以認為是一種功能材料。傳統的有機溶劑，其分子中各原子由共價鍵連接，可分為極性溶劑和非極性溶劑。而離子液體，其分子中同時存在共價鍵、離子鍵，具有純離子環境與高度不對稱結構環境，因此，離子液體作為溶劑與溶質分子或離子之間的相互作用更加復雜和特殊。研究認為，對于咪唑類離子液體，調整陽離子側鏈的結構，可以調節分子間的作用力如靜電力、誘導力、色散力、氫鍵等，而調節陰離子則使受電子和供電子性能受到很大影響。因此，從結構上設計離子液體，改變其擇性有著重要的意義。
[0003]有機溶劑的極性常直接采用偶極矩、介電常數來表征，長期的應用使人們對有機溶劑的性質非常了解。然而離子液體品種繁多，物理狀態各異，直接的實驗數據積累有限。人們從不同角度的研究，雖然給出了關于特定離子液體的某些映像，但只要離子液體陰陽離子的功能團發生變化，其性質有時就會發生巨大的改變，這種改變可能不僅僅來自于功能基團，還來自于特殊的構象。因此，我們有必要采用一種實驗的方法，以人們研究比較多的某個同系離子液體為參比(同系離子液體即陰離子相同，陽離子母核相同，只是特定或某些原子上的取代基基團改變；或陽離子完全相同，只是陰離子改變)，來批量地考察同系列的其它離子液體。這樣，能使我們很快篩選出所需要的離子液體，推進離子液體的實際應用。
[0004]本發明推薦一種實用的測定離子液體綜合性質的實驗方法，通過這種方法能夠較快地找到滿足應用要求的，具有選擇性的離子液體，對推進離子的開發、應用將產生普適的意義。
【發明內容】
[0005]本發明建立了一種快速有效地測定新離子液體實用性能的方法，采用此方法快速篩選出滿足應用要求的新離子液體。
[0006]本發明實質為氣相色譜法，它包括一根參比離子液體柱、一個或多個樣品離子液體柱和一套探針試劑，包括以下步驟:
[0007](I).參比離子液體柱的制備
[0008]以102型酸洗白色硅藻土為載體，以已知性質的與待測新離子液體為同系離子液體(陰離子相同，陽離子母體相同但取代基變化或陽離子相同陰離子變化)的物質稱作參比離子液體，此參比離子液體作為參比離子液體柱的固定液；[0009]操作步驟如下:選取粒度60?80目的102型酸洗白色硅藻土，105°C烘2小時，除去水份及揮發性雜質；準確稱重102型酸洗白色硅藻土，將離子液體溶于丙酮中，然后均勻加入白色擔體顆粒中，自然揮發或在紅外燈下蒸發至顆粒恢復原有的流動性，得到載有參比離子液體的固定相，備用，其中102型酸洗白色硅藻土與參比離子液體的質量比為100:(5-25)。
[0010]取不銹鋼氣相色譜柱空管(如L=6m，Φ=2πιπι) —支；將不銹鋼氣相色譜柱空管的一端用玻璃棉堵塞并與真空泵連接，另一端與錐形漏斗連接，利用減壓法將載有參比離子液體的固定相填裝到不銹鋼氣相色譜柱管內，填裝完畢后，將另一頭同樣塞上玻璃棉，備用。
[0011]將制作好的色譜柱一端與色譜儀連接，另一端放空，以He作載氣，在IOmL.mirT1的流速下，控制柱溫280°C以下，老化8h，以除去雜質。
[0012](2).待測樣品新離子液體柱的制備
[0013]以102型酸洗白色硅藻土為載體，以待測樣品新離子液體作為待測樣品新離子液體柱的固定液，制備待測樣品新離子液體柱，操作步驟同步驟(I);
[0014]有幾種待測樣品新離子液體則相應的制備幾種待測樣品新離子液體柱；
[0015](3).探針試劑的選擇
[0016]采用氣相色譜法中的調整保留時間作為快速測定和篩選待測樣品新離子液體的性能指標；
[0017]調整保留時間定義為保留時間減去死時間T’ ,=Tr-T0 ；
[0018]使用探針試劑來測定新離子液體與已知性質的同系離子液體的調整保留時間差另IJ，進一步判斷性質差別；從而也可以判斷新離子液體對哪類探針試劑具有選擇性。
[0019]在恒定溫度且相同氣相色譜條件下，分別測定不同探針試劑在空白柱、參比離子液體柱和待測樣品新離子液體柱上的保留時間，同時測定甲烷氣體的保留時間作為死時間，空白柱是只裝有102型酸洗白色硅藻土載體而沒有負載離子液體的氣相色譜柱，采用空白柱是為了確保102型酸洗白色硅藻土載體對保留時間沒有影響；
[0020]通過比較參比離子液體的調整保留時間和待測樣品新離子液體的調整保留時間，得到待測樣品新離子液體相對于參比離子液體的性能差，從而得到待測樣品新離子液體的性能，進一步從多個待測樣品新離子液體中快速篩選出所需的離子液體。
[0021]本方法中，優選采用正己烷、乙酸乙酯、苯、2-戊酮、吡啶、丁醇和硝基甲烷7種溶劑做為探針試劑。
[0022]正己烷代表常見的非極性分子，離子液體與其分子間的相互作用為誘導力；乙酸乙酯是中極性分子，具有酯基功能團，表征離子液體對酯基的選擇性；苯是非極性分子，具有大Π鍵，是電子給體；2-戊酮是中極性分子，與離子液體的定向偶極力和雙極性性質相關，是電子給體；吡啶是極性化合物，略帶堿性，是強的質子受體，其色譜行為反應了離子液體的酸性；正丁醇是極性分子，略帶酸性，是質子給體，其色譜行為反映了離子液體的堿性和氫鍵結合能力；硝基丙烷是這些探針分子中極性最大的化合物，不具質子給體能力，其行為與離子液體的電子性質和雙極性性質有關。
[0023]本發明技術上操作簡單，易于掌握，評價指標實用、明確，可有效應用于快速篩選新離子液體中。
[0024]具體實施方法[0025]下面結合實施例解釋本發明，但本發明并不限于以下實施例。
[0026]實施例1
[0027]1.以1- 丁基-3-甲基-咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽[BMM]NTF2為參比離子液體；以1-乙酸甲酯基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺離子液體(簡稱X)和1-對甲基苯甲酸甲酯基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺離子液體(簡稱Y)為待測樣品。
[0028]本方法中以102型酸洗白色硅藻土為載體，以離子液體作為固定液，操作步驟如下:取三根不銹鋼氣相色譜柱空管(L=6m，Φ=2mm)，計算容量為18.84mL ;選取粒度60~80目的102酸洗白色擔體，105°C烘2小時，除去水份及揮發性雜質。[0029]分別準確稱重三份6.0OOOg白色擔體，按照固-液比20:3的比例，分別稱取參比離子液體1-丁基-3-甲基-咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽[BMM]NTF2、1-乙酸甲酯基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺離子液體(簡稱X)及1-對甲基苯甲酸甲酯基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺離子液體(簡稱Y)各0.9000g，將三種離子液體分別溶于IOmL丙酮中，分別均勻加入到白色擔體顆粒中，自然揮發或在紅外燈下蒸發至顆粒恢復原有的流動性，備用。
[0030]將色譜柱空管的一端用玻璃棉堵塞并與真空泵連接，另一端與錐形漏斗連接，利用減壓法將上述三種離子液體+白色擔體的顆粒，分別填裝到三根不同的色譜柱空管內，填裝完畢后，將柱子的另一頭同樣塞上玻璃棉，備用。
[0031]將制作好的色譜柱一端與色譜儀連接，另一端放空，以He作載氣，在IOmL.mirT1的流速下，控制柱溫280°C以下，老化8h，以除去雜質。
[0032]自此一套實驗需裝填的參比(參比離子液體)柱、X樣品柱和Y樣品柱制備完成。
[0033]2.以正己烷、乙酸乙酯、苯、2-戊酮、吡唆、正丁醇、1-硝基丙烷為探針試劑，采用Clarus600型氣相色譜儀(美國PerkinElmer),氫火焰離子化檢測器，以高純氦氣作為載氣。測定時，載氣流速為9.0mL/min,進樣口和檢測器的溫度均為250°C，柱溫為100°C，每種探針溶劑重復進樣3次，所得保留時間取平均值。
[0034]3.根據樣品柱上探針試劑調整保留時間與參比柱上探針試劑調整保留時間的比較快速篩選出滿足要求的新的選擇性離子液體。
[0035]表1是探針試劑在參比柱和樣品柱X和Y上的調整保留時間.[0036]表1參比離子液體和樣品離子液體的調整保留時間
【權利要求】
1.比較氣相色譜法快速測定新離子液體性質的方法，其特征在于，采用氣相色譜法，包括一根參比離子液體柱、一個或多個樣品離子液體柱和一套探針試劑，包括以下步驟: (1).參比離子液體柱的制備 以102型酸洗白色硅藻土為載體，以已知性質的與待測新離子液體為同系離子液體的物質稱作參比離子液體，此參比離子液體作為參比離子液體柱的固定液；所述的同系離子液體為陰離子相同、陽離子母體相同但取代基變化或陽離子相同陰離子變化； 操作步驟如下:選取粒度60?80目的102型酸洗白色硅藻土，105°C烘2小時，除去水份及揮發性雜質；準確稱重102型酸洗白色硅藻土，將離子液體溶于丙酮中，然后均勻加入白色擔體顆粒中，自然揮發或在紅外燈下蒸發至顆粒恢復原有的流動性，得到載有參比離子液體的固定相，備用，其中102型酸洗白色硅藻土與參比離子液體的質量比為100:(5-25)； 取不銹鋼氣相色譜柱空管一支；將不銹鋼氣相色譜柱空管的一端用玻璃棉堵塞并與真空泵連接，另一端與錐形漏斗連接，利用減壓法將載有參比離子液體的固定相填裝到不銹鋼氣相色譜柱管內，填裝完畢后，將另一頭同樣塞上玻璃棉，備用； 將制作好的色譜柱一端與色譜儀連接，另一端放空，以He作載氣，在IOmL.mirT1的流速下，控制柱溫280°C以下，老化8h，以除去雜質； (2).待測樣品新離子液體柱的制備 以102型酸洗白色硅藻土為載體，以待測樣品新離子液體作為待測樣品新離子液體柱的固定液，制備待測樣品新離子液體柱，操作步驟同步驟(I); 有幾種待測樣品新離子液體則相應的制備幾種待測樣品新離子液體柱； 3.探針試劑的選擇 采用氣相色譜法中的調整保留時間作為快速測定和篩選待測樣品新離子液體的性能指標；調整保留時間定義為保留時間減去死時間T’ ,=Tr-T0 ； 使用探針試劑來測定新離子液體與已知性質的同系離子液體的調整保留時間差別，進一步判斷性質差別；從而也可以判斷新離子液體對哪類探針試劑具有選擇性； 在恒定溫度且相同氣相色譜條件下，分別測定不同探針試劑在空白柱、參比離子液體柱和待測樣品新離子液體柱上的保留時間，同時測定甲烷氣體的保留時間作為死時間，空白柱是只裝有102型酸洗白色硅藻土載體而沒有負載離子液體的氣相色譜柱，采用空白柱是為了確保102型酸洗白色硅藻土載體對保留時間沒有影響； 通過比較探針分子在參比離子液體上的調整保留時間和待測樣品新離子液體上的調整保留時間，得到待測樣品新離子液體相對于參比離子液體的性能差，從而得到待測樣品新離子液體的性能，進一步從多個待測樣品新離子液體中快速篩選出所需的離子液體。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，優選采用正己烷、乙酸乙酯、苯、2-戊酮、吡啶、丁醇和硝基甲烷7種溶劑做為探針試劑。
【文檔編號】G01N30/02GK103926331SQ201310013208
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月14日 優先權日:2013年1月14日
【發明者】王小逸, 趙靖強, 客慧明, 陳春躍, 馮路 申請人:北京工業大學