通过飞秒检测发现离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐,也称为低温熔融盐。离子液体作为离子化合物,其熔点较低的主要原因是因其结构中某些取代基的不对称性使离子不能规则地堆积成晶体所致。它一般由有机阳离子和无机或有机阴离子构成,常见的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子等(如下图所示),阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子等。研究的离子液体中,阳离子主要以咪唑阳离子为主,阴离子主要以卤素离子和其它无机酸离子(如四氟硼酸根等)为主。
离子液体种类繁多,改变阳离子、阴离子的不同组合,可以设计合成出不同的离子液体。离子液体的合成大体上有两种基本方法:直接合成法和两步合成法。
由于离子液体具有其独特的理化性能,非常适合于用作分离提纯的溶剂。在此方面已有大量的报道,如利用离子液体从发酵液中提取回收丁醇;利用超临界CO2从离子液体中提取非挥发性有机物等等。
离子液体具有一系列突出的优点:(1)液态范围宽,从低于或接近室温到300摄氏度以上,有高的热稳定性和化学稳定性;(2)蒸汽压非常小,不挥发,在使用、储藏中不会蒸发散失,可以循环使用,消除了挥发性有机化合物(VOCs,即volatile
organic
compounds)环境污染问题,(3)电导率高,电化学窗口大,可作为许多物质电化学研究的电解液;(4)通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性,并且其酸度可调至超酸。(5)具有较大的极性可调控性,粘度低,密度大,可以形成二相或多相体系,适合作分离溶剂或构成反应—分离耦合新体系;(6)对大量无机和有机物质都表现处良好的溶解能力,且具有溶剂和催化剂的双重功能,可以作为许多化学反应溶剂或催化活性载体。由于离子液体的这些特殊性质和表现,它被认为与超临界CO2,和双水相一起构成三大绿色溶剂,具有广阔的应用前景。
离子液体还可以一次性递送两种或更多的活性成分,在涂抹的过程中,活性成分高效释放、精准穿透、有效吸收,解决药物溶解度难题,提高了透皮吸收非药物治疗的效率,为非药物疗法的疗效提供了更加科学的数据。同时在护肤领域中,它也可以解决植物活性物营养成分“溶解难,渗透难,吸收难”这三大难题!