一种利用萃取反应制备含金属离子液体的方法

摘要

本发明涉及一种利用萃取反应制备含金属离子液体的方法，该方法利用胺类萃取剂萃取溶液中的金属离子，从而得到含金属的铵类离子液体。同时实现了金属离子的清洁分离和功能化离子液体的直接制备。该方法制备的整个过程中没有使用有机溶剂，不会对环境造成危害。并且制备的含金属离子液体可以作为酸性气体的吸收剂和烷基反应的催化剂。该方法萃取后的负载有机相即为制备的含金属离子液体，因而该方法省略反萃金属离子的步骤，简化了工艺，成本低，能耗少，减少了反萃过程中酸带来的环境污染。

主权项

1.一种利用萃取反应制备含金属离子液体的方法，其特征在于，所述的含金属离子液体的结构式为：[NR₁R₂R₃R₄]_n[MX_m]式中，NR₁R₂R₃R₄为季铵盐阳离子，R₁为H或CH₃，R₂、R₃和R₄独立地取自C₈-C₁₀的饱和脂肪烃基，MX_m为金属离子在水溶液中形成的金属络阴离子，M为铜离子、钴离子或铁离子，X为Cl^-，n＝1或2，m为3、4或5；含金属离子液体粗产物的制备，该方法包括1)和2)两个步骤：1)以叔胺萃取剂制备含金属离子液体粗产物方法的步骤和条件如下：(1)以叔胺萃取剂在无酸体系中制备含金属离子液体粗产物将叔胺类萃取剂与0.84-1.2mol/L的无机酸溶液按体积比1∶3置于分液漏斗中，室温振荡10-30min，离心分相，取上相，上相即为叔胺类萃取剂中间体；把叔胺类萃取剂中间体和金属盐水溶液，按照水溶液中金属离子与叔胺类萃取剂中间体的摩尔比为1∶2-2∶1混合于分液漏斗中，在温度为20℃～60℃，恒温振荡，恒温振荡的时间为1～200min，离心分相，取上相，上相即为含金属离子液体粗产物；或者，(2)以叔胺萃取剂在无机酸体系中制备含金属离子液体粗产物将叔胺类萃取剂与0.84-1.2mol/L的无机酸溶液按体积比1∶3置于分液漏斗中，室温振荡10-30min，离心分相，取上相，上相即为叔胺类萃取剂中间体；把叔胺类萃取剂中间体和金属盐水溶液，按照水溶液中金属离子与叔胺类萃取剂中间体的摩尔比为1∶2-2∶1混合于分液漏斗中水溶液中无机酸浓度为0.1-4mol/L，在温度为20℃～60℃，恒温振荡，恒温振荡的时间为1～200min，离心分相，取上相，上相即为含金属离子液体粗产物；2)含金属离子液体粗产物的纯化方法制备含金属离子液体将得到的含金属离子液体粗产物与石油醚按体积比1∶2混合，振荡3-10min，静止分相，下相为富离子液体；分离下相的富离子液体；重复上述步骤3-5次，收集离子液体；利用旋转蒸发仪蒸除离子液体中的溶剂，70℃真空干燥12-24h，得到含金属离子液体；所述的金属盐的阴离子必须与无机酸的酸根相同；所述的萃取剂为叔胺萃取剂；所述的叔胺萃取剂为N235，N235的结构式如下：式中，R₅，R₆，R₇为相同或不同的C₈-C₁₀的饱和脂肪烃基；N235在萃取金属离子制备含金属离子液体之前，必须先与酸质子化形成[NR₅R₆R₇H]X中间体；其反应方程式如下：NR₅R₆R₇+HX＝[NR₅R₆R₇H]X该中间体的结构式如下：式中，R₅，R₆，R₇为相同或不同的C₈-C₁₀的饱和脂肪烃基；X为Cl^-；以N235为原料制备含金属离子液体的反应方程式如下：NR₅R₆R₇+HX＝[NR₅R₆R₇H]X[MX_m]^n-+n[NR₅R₆R₇H]⁺X＝[NR₅R₆R₇H]_n⁺[MX_m]^n-+nX式中，R₅，R₆，R₇为相同或不同的C₈-C₁₀的饱和脂肪烃基；X为Cl^-，n＝1或2，m为3、4或5。