提供了一种凝固点不高于100℃的混合物，其通过包含使以下(A)与(B)相互接触的方法形成：（A）1至2当量的式（I）化合物AIX3(I)，其中每一个X独立表示Cl、Br或F，与（B）1当量的式（II）化合物R1-C(O)-N(R2)(R3)(II)，其中，R1至R3具有说明书中给出的含义。还提供了更多的含有额外组份的混合物，以及在各种应用中使用所述混合物的方法，如用于混合物的电解还原以生产铝金属。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】新型离子液体本专利技术涉及一种新的混合物，其是ー种低温(例如环境温度或其左右)离子液体，以及这种混合物的用途及制备方法。在本说明书中，对在先出版文件的罗列或讨论不应必然地被视为承认该文件是现有技术的一部分或是公知的一般知识。离子化合物通常是具有高熔点的结晶固体。离子化合物的这些属性来自相反电荷的离子之间强烈的静电相互作用，所述静电相互作用为形成有序的晶格(在该晶格中离子相互作用可被最大化)提供很大的焓驱动力。不过，也有某些基于离子的体系，其在相对较低的温度(如约环境温度)下保持熔融状态，因而被称为“离子液体”。在这些体系中，通过例如利用可以使相反电荷的离子之间的静电相互作用最小化(例如，通过增加电荷中心之间的最近的可能通道的距离)的阳离子和/或阴离子而保持流体状态。离子液体具有许多有用和有趣的性质。例如，由于它们特有的非常低的蒸汽压，它们代表了ー种代替传统的(不带电的)可以产生危险蒸汽的溶剂系统的具有吸引力的替代物。进ー步地，它们具有作为电解质或者作为离子化合物(如金属盐)的溶剂的特殊应用，因此在例如电化学系统(如燃料电池、电致变色器件和光伏器件)及电化学过程(如电解沉积及电解抛光)中具有应用。从三氯化铝衍生出的各种离子液体是已知的。这种液体可以通过使叔铵卤化物或季氨盐或鱗盐与AlCl3反应而获得(例如，如US 4，764，440、US 5，525，567、US 5，731，101、US 5, 892, 124.FR 2611700, FR 2626572, EP 0838447, WO 95/21872 中所述)。在这样的离子液体的形成过程中，与铵盐或磷盐的反阴离子的反应将AlCl3转化成阴离子形式(即转化成铝酸盐离子，如A1C14_)。这样的阴离子形式比等量的含有铝的中性或阳离子形式更难(即需要更多能量)还原成铝金属。通过某些非铝金属(如Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、In、Sn、Tl、Pb, Cd、Hg和Y)，已知离子液体可以通过使金属盐与“络合剤”反应而形成。在这ー情况下，络合剂起到使阴离子溶剂化(通过氢键键合)以及与金属离子配位(通过具有孤对电子的杂原子)的作用。这样的离子液体描述于W02007/003956中。然而，由于铝和卤原子(如氯、溴或氟)之间的键強度，本领域技术人员不会预期中性的有机“络合”剂能够通过与三卤化铝反应而形成离子液体。令人惊讶的是，我们现在已经发现，可以通过三卤化铝和某些特定的有机分子(酰胺或尿素)反应而形成离子液体。据本专利技术的第一方面，提供了ー种凝固点不高于100°C的混合物，其通过包含使(A)与(B)相互接触的方法形成(A) I至2当量的式(I)化合物AlX3(I)其中姆ー个X独立地表示Cl、Br或F,与(B) I当量的式(II)化合物R1-C(O)-NO 2) (R3) (II)其中，R1 表示任选地被ー个或多个F原子取代的C^4烷基、-N(H)R4,R4表示H或任选地被ー个或多个F原子取代的CV4烷基；且R2和R3独立地表示 H、任选地被ー个或多个F原子取代的C1-6烷基，或芳基，所述混合物在下文中被称为“本专利技术的混合物”。由于本专利技术的混合物在相对较低的温度下呈液体而且含有离子物种，它们可以被称为离子液体。本文所用的术语“接触”包括提及使本专利技术的混合物的成份(包括式(I)化合物和式(II)化合物)接触。这可以通过例如将ー种成分添加至另ー种成份而实现，而不论有或者没有所得混合物的积极混合(即物理搅拌)。由于式(I)及式(II)化合物可以在化学上相互作用(其中式(II)化合物可以式(I)化合物中的金属中心键合/配位,且还可以与x_阴离子形成氢键)，术语“接触”还包括提及反应。本文所用的术语“当量”是指摩尔当量。提及“多个当量”也应当相应地解释。本文所用的术语“芳基”包括提及C6_1(l碳环芳香性基团(例如萘基或者特别是苯基)，所述基团可包括一个或ニ个环且可被ー个或多个选自卤素、硝基、(V4烷基和CV4烷氧基的取代基取代，其中后两种基团任选地被ー个或多个F原子取代。本文所用的术语“卤素”包括氟、氯、溴和碘。除非另有说明，本文所定义的烷基和烷氧基可以是直链或者当有足够数目(如最小数为3)的碳原子时可以是支链和/或环状。进ー步地，当有足够数目(如最小数为4)的碳原子时，这样的烷基和烷氧基还可以是部分环/无环的。本专利技术的实施方式包括这样的实施方式，其中(I)该I至2当量的式(I)化合物包含两个或更多个在X的定义方面不同的式(I)化合物的混合物；(2)该I当量的式(II)化合物包含两个或更多个在ー个或更多个R^R2和R3的定义方面不同的式(II)化合物的混合物。然而，本专利技术的特定实施方式包括这样的实施方式，其中(I)该I至2当量的式(I)化合物由单ー的式(I)化合物(即具有单ー X定义的化合物，例如AlCl3)形成；(2)该I当量的式(II)化合物由单ー的式(II)化合物(如こ酰胺、尿素或1，3-ニ甲基服)形成；(3)该I至2当量的式(I)化合物由单ー的式(I)化合物(即具有单ー X定义的化合物，例如AlCl3)形成且该I当量的式(II)化合物由单ー的式(II)化合物(如こ酰胺，尿素或1，3-ニ甲基服)形成。本专利技术进一步的实施方式包括这样的实施方式，其中(I)姆一个 X 表不 Cl ;(2 ) R1表示C^3烷基(如甲基)或-N⑶R4 ；(3) R2表示H或C^3烷基(如甲基)；(4) R3 表示 H;(5) R4表示H或C1^烷基(如甲基)。本专利技术的更进ー步的实施方式包括这样的实施方式，其中(I)式(I)化合物是 AlCl3 ;(2) R1 表示甲基，-NH2 或-N⑶ CH3 ；(3) R2表示H或甲基；(4) R3 表示 H。在这方面，可以提及的本专利技术的特定实施方式包括这样的实施方式，其中式(I)化合物是AlCl3且式(II)化合物是1，3- ニ甲基脲或者特别是こ酰胺或尿素。如上文所述，混合物的凝固点不高于100°C，但是在本专利技术的某些实施方式中，可以不高于 95°C、90°C、80°C、60°C、5(rC、45°C、4(rC、35°C、3(rC或特别是不高于 25°C、20°C、15°C或10°C。因此，混合物的凝固点可以在-35°C (特别是_30°C)至任何上述的上限的范围内。在这方面，混合物的凝固点被定义为当所述混合物被允许从较高的温度冷却时首次观察到凝固时的温度。由于离子经过本专利技术的液体混合物迁移的能力，本专利技术的混合物在液态时是传导性的。本专利技术的混合物的传导性将取决于温度和混合物的具体成分以及其它因素。然而，在ー个特定的实施方式中，如果本专利技术的混合物在25°C是液体，则其在该温度下的电导率可以是1至1000微西门子每厘米(1；3 cm O范围内的任ー值。在本专利技术的其它实施方式中，如果本专利技术的混合物在50°C是液体，则其在该温度下的电导率可以是10至1000 μ ScnT1In100至2000 μ S CnT1范围内的任ー值。如上文所述，本专利技术的混合物通过使I (一)当量的式(II)化合物与I至2当量的式(I)化合物接触而形成。然而，本专利技术的特定实施方式涉及使I当量的式(II)化合物与I或2当量的式(I)化合物接触而本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·彼得·阿博特，哈迪·阿布德，
申请(专利权)人：莱斯特大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。