離子液體在無機納米材料合成上的應用

王帥(陜西國防工業職業技術學院，陜西 西安 710300)

離子液體在無機納米材料合成上的應用

王帥(陜西國防工業職業技術學院，陜西 西安 710300)

主要研究離子液體在無機納米材料合成中的應用，分析了離子液體應用現狀，并對離子液體在金屬納米粒子、金屬氧化物納米粒子合成等無機納米材料制備中的應用進行了探討。

離子液體；無機納米材料；合成

綠色化學近些年快速發展起來，以根本上消除化學化工生產帶來的環境污染為研究目標，尤其是離子液體新型綠色溶劑，低熔點高沸點，-96℃不凝固，400℃以上不揮發，污染小，環境友好回收方便，在無機納米材料合成制備中有著較大的應用潛力。

1 離子液體

1914年，Sudgen等人就發現，有機鹽硝酸乙基銨室溫下為液態，1948年，乙基吡啶溴化三氯化鋁的合成宣布AlC13離子液體正式誕生。1982年，發現1-乙基-3-甲基咪唑氯化物-三氯化鋁之后，關于室溫離子液體的研究逐漸增多，在清潔能源、生命科學、制備功能材料等特殊應用領域都廣泛應用，國內研究人員也已開始嘗試在催化、納米材料制備、電化學領域應用離子液體。

當前離子液體的應用主要集中在有機材料方面，在無機材料合成制備中的應用相對較少。納米材料和傳統材料之間在力學、光學、電學以及生物學方面都表現出顯著不同，其特殊性能特點來自于特殊的分子結構，研究不同結構納米材料，發掘其應用價值成為納米材料研究的重點。常規納米材料制備方法多使用有機溶劑、模板，反應條件要求比較苛刻，能耗高，成本高，找尋更加簡便、節能、綠色的納米材料合成方法成為納米材料研究領域關注的焦點。

2 離子液體在合成無機納米材料中的應用

2.1 金屬納米粒子合成

大多數金屬納米粒子都可以在離子液體中使用常規化學還原方法獲得，這樣合成的金屬納米材料以球形為主。張晟卯等人的研究中提到了一種室溫常壓下在室溫離子液體介質中還原AgNO3制備納米材料的方法，在室溫[Bmin]BF4離子液體中反應，獲得立方相結構粒徑20nm左右的Ag納米微粒。研究認為，離子液體不僅僅可以用作溶劑，還可以當做修飾劑，阻止納米微粒之間的聚集，控制顆粒大小。納米鈀離子經典室溫常壓制備方法為溶解Pd（CH3CO2）2和Phen鄰二氮雜菲于[Bmin] PF6離子液體，通氫氣化學還原二價鈀離子，合成的納米鈀離子可直接用于催化加氫，催化活性與選擇性更高，且可以重復利用。在HAuC14、NaPt（OH）6前驅硫醇離子液體制備納米金、鉑離子的試驗中，發現離子液體在納米粒子生成過程中發揮介質作用，離子粒徑在5nm以下，尺寸與均勻程度受到硫醇基團數量、位置影響。微波輔助離子液法可以在沒有模板劑條件下直接制備大尺寸金納米片，HAuC14溶解于[Bmin]BF4，2.45GHz，128W微波輻射10min可獲得30μm，厚度50nm單晶體納米片，使用離子液體[Bmin]PF6，相同條件下也可獲得大尺寸納米片，但是乙二醇溶液介質相同條件下只能獲得納米顆粒，認為微波輔助離子液法制備金屬納米顆粒，離子液體充當了模板，引導納米顆粒形成大尺寸納米片。

2.2 金屬納米氧化物合成

微波反應條件下使用室溫離子液體介質，可以合成不同形貌金屬氧化物，如ZnO、CuO、Co2O3、TiO2等，反應中改變反應條件以及離子液體陰離子、陽離子結構，就能夠控制反應體系微波吸收速率變化，而改變氧化物形貌。如Zhu等人微波加熱ZnO-[Bmin]BF4室溫離子液體，獲得了花狀、針狀納米ZnO結構，曹潔明等人則在[C2OHmim]C1離子液體中獲得了厚50nm，長幾百納米中心放射花瓣狀ZnO納米聚集體。不同的離子液體陰離子陽離子會改變微波吸熱速率，而隨著加熱時間的延長，聚集體有從片狀發展為棒狀的趨勢。微波輔助離子液體法同樣獲得了多種形貌各異的CuO納米、微米結構如CuO納米葉、納米棒、納米花等，離子液體本身是優秀的微波吸收劑，同時還發揮表面活性劑、包覆劑作用，形成晶體形貌過程中選擇吸附特定晶面，指導晶體形貌的形成，同時阻止晶粒生長，獲得納米晶體。Kimizuka等人在Ti（OBu）4甲苯溶液中添加[Bmim] [PF6]室溫離子液體，界面溶膠-凝膠法制備3-20nm直徑銳鈦礦中空微球，同時借助羧酸、金屬納米粒子進行微球內、外表面改性，使其具有光催化特殊功能。一步法合成的TiO2凝膠微球沒有使用表面活性劑，而能在離子溶液中穩定懸浮。顯然室溫離子液體給溶膠-凝膠無機中空微球合成提供了捷徑，通過攪拌速率、溫度等物理條件控制來改變微球尺寸，離子液體是溶劑，同時也是穩定劑，使得煅燒之后TiO2微球仍然保持穩定，這種方法在其他活性金屬氧化物合成中也得以廣泛應用。

3 結語

離子液體是一種新型環保綠色溶劑，可重用性好，揮發少，在無機納米材料合成中的應用具有常規溶劑所沒有的特殊性質，有著明顯的優勢。

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王帥（1987-）,男，漢族，籍貫：陜西岐山，職稱：助教，學歷：研究生，單位：陜西國防工業職業技術學院，研究方向：金屬納米材料合成制備應用。