一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410244496.7

申请日:

2014.09.29

公开号:

CN104193685A

公开日:

2014.12.10

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回 IPC(主分类):C07D 233/58申请公布日:20141210|||实质审查的生效IPC(主分类):C07D 233/58申请日:20140929|||公开

IPC分类号:

C07D233/58; C07D233/06; H01G9/035

主分类号:

C07D233/58

申请人:

陕西科技大学

发明人:

张利锋; 宋巧兰; 刘毅; 郭守武

地址:

710021 陕西省西安市未央区大学园区陕西科技大学

优先权:

专利代理机构:

西安智大知识产权代理事务所 61215

代理人:

杨晔

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内容摘要

一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,在氮气环境保护下,取胺类或磷类单体与卤代烷基烃混合,加热并回流后冷却,真空干燥后得到卤化离子液体中间体,向卤化离子液体中间体加入硫氰酸钠混合后,分别用丙酮溶剂和二氯甲烷有机溶剂除去沉淀物和钠盐,旋转蒸发除去丙酮溶剂和二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热后减真空干燥,获得硫氰酸盐离子液体;本发明利用两步合成法合成由有机阳离子和硫氰酸根阴离子组成的室温熔融盐做为作为电解液,具有操作简单,成本低廉,设备要求低,可大规模生产特点,本发明制备的电解液,具有不挥发、不可燃性、低粘度、高电导率、可调性的特点。

权利要求书

1.  一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,其特征在于,包括:
步骤一:在氮气环境保护下,取胺类或磷类单体加入到烧瓶中,向烧瓶中滴加卤代烷基烃,滴加完毕后对烧瓶中的混合物进行加热,升温至60-110℃之后再回流4-10h,反应结束后冷却至室温,再用有机溶剂洗涤3次去除未反应的物质,旋转蒸发除去有机溶剂,将上述得到的产品加热至60-80℃下减压至0.1MPa真空干燥8-12h,得到卤化离子液体中间体;
步骤二:取上述制备的卤化离子液体中间体和硫氰酸钠(NaSCN),按照摩尔比1:1-1:5的比例进行混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠2-10倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌12-72h,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠2-10倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌1-5h,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至60-80℃下减压至0.1MPa真空干燥8-12h,最终获得硫氰酸盐离子液体。

2.
  根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,其特征在于:加入烧瓶中的所述胺类或磷类单体与卤代烷基烃的摩尔比1:5。

3.
  根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,其特征在于:所述胺类或磷类单体包括:N-甲基咪唑。

4.
  根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,其特征在于:所述卤代烷基烃包括:溴代正乙烷、溴代正丙烷或溴代正丁烷。

5.
  根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,其特征在于:所述有机溶剂为丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1:1-1:5的比例进行混合的溶剂。

6.
  根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,其特征在于:所述卤化离子液体中间体由X阳离子和Y阴离子组成,其通式为:[X]Y,所述Y阴离子包括:F-、Cl-、Br-和I-,所述X阳离子包括:咪唑类阳离子、吡咯类阳离子、吡咯烷类阳离子、吡啶类阳离子、哌啶类阳离子、季铵类阳离子或季磷类阳离子,
所述咪唑类阳离子,结构如下:

式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有0-12个碳原子的饱和或不饱和的烃基,而R2为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基;
所述吡咯类阳离子,结构如下:(添加了一个)

式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有1-12个碳原子的饱和或不饱和的烃基。
所述吡咯烷类阳离子,结构如下:

式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有1-12个碳原子的饱和或不饱和的烃基。
所述吡啶类阳离子,结构如下:

式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基;
所述哌啶类阳离子,结构如下:

式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有1-12个碳原子的饱和或不饱和的烃基;
所述季铵类阳离子,结构如下:

式中R1,R2,R3,R4为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基;
所述季磷类阳离子,结构如下:

式中R1,R2,R3,R4,R5,R6为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基。

7.
  根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,其特征在于:所述卤化离子液体中间体包括:1-乙基-3-甲基咪唑溴盐(EmimBr)、1-丙基-3-甲基咪唑溴盐(PmimBr)和1-丁基-3-甲基咪唑溴盐(BmimBr)。

8.
  根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,其特征在于:所述硫氰酸盐离子液体由硫氰酸根阴离子和阳离子组成,所述阳离子包括:咪唑、吡咯、吡咯烷、吡啶、哌啶、季铵盐或季磷盐。

说明书

一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法
技术领域
本发明涉及离子液体技术领域,特别涉及一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法。
背景技术
当今社会,由化石燃料的燃烧、全球气候变暖等所引发的一个全球性的问题—能量储存。目前已开发的、对社会环境友好的储能技术有光伏产业中太阳能电池、锂离子电池和超级电容器。超级电容器,是介于传统电容器和化学储能电池之间的新能源储能设备。超级电容器具有比功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、电能存储时间长、无记忆功能等特点。由于传统电容器的比能量密度低、锂离子电池的比功率密度低,在高功率和高脉冲等应用方面,超级电容器成为研究的热点。
电解液,电容器的“血液”,在大电流放电和能量密度方面起着重要的作用。然而,对超级电容器来说,其能量密度与电解液所决定的工作电压的平方成正比。然而,水系电解液的工作电压不能超过1V,且具有腐蚀性,易挥发等缺点;有机电解液具有易燃的缺点;常用于电解液的离子液体[Bmim]BF4的黏度大,电导率小,其电导率在室温下仅为2.94mS/cm。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,本方法操作简单,便于实现,制备的硫氰酸盐离子液体蒸气压低,具有不挥发、不可燃性、低粘度、高电导率、可调性的特点。
为了达到上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,包括:
步骤一:在氮气环境保护下,取胺类或磷类单体加入到烧瓶中,向烧瓶中滴加卤代烷基烃,滴加完毕后对烧瓶中的混合物进行加热,升温至60-110℃之后再回流4-10h,反应结束后冷却至室温,再用有机溶剂洗涤3次去除未反应的物质, 旋转蒸发除去有机溶剂,将上述得到的产品加热至60-80℃下减压至0.1MPa真空干燥8-12h,得到卤化离子液体中间体;
步骤二:取上述制备的卤化离子液体中间体和硫氰酸钠(NaSCN),按照摩尔比1:1-1:5的比例进行混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠2-10倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌12-72h,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠2-10倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌1-5h,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至60-80℃下减压至0.1MPa真空干燥8-12h,最终获得硫氰酸盐离子液体。
加入烧瓶中的所述胺类或磷类单体与卤代烷基烃的摩尔比1:5。
所述胺类或磷类单体包括:N-甲基咪唑。
所述卤代烷基烃包括:溴代正乙烷、溴代正丙烷和溴代正丁烷。
所述有机溶剂为丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1:1-1:5的比例进行混合的溶剂。
所述卤化离子液体中间体由X阳离子和Y阴离子组成,其通式为:[X]Y,所述Y阴离子包括:F-、Cl-、Br-和I-,所述X阳离子包括:咪唑类阳离子、吡咯类阳离子、吡咯烷类阳离子、吡啶类阳离子、哌啶类阳离子、季铵类阳离子或季磷类阳离子,
所述咪唑类阳离子,结构如下:

式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有0-12个碳原子的饱和或不饱和的烃基,而R2为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基;
所述吡咯类阳离子,结构如下:(添加了一个)

式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有1-12个碳原子的 饱和或不饱和的烃基。
所述吡咯烷类阳离子,结构如下:

式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有1-12个碳原子的饱和或不饱和的烃基。
所述吡啶类阳离子,结构如下:

式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基;
所述哌啶类阳离子,结构如下:

式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有1-12个碳原子的饱和或不饱和的烃基;
所述季铵类阳离子,结构如下:

式中R1,R2,R3,R4为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基;
所述季磷类阳离子,结构如下:

式中R1,R2,R3,R4,R5,R6为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基。
所述卤化离子液体中间体包括:1-乙基-3-甲基咪唑溴盐(EmimBr)、1-丙基-3-甲基咪唑溴盐(PmimBr)或1-丁基-3-甲基咪唑溴盐(BmimBr)。
所述硫氰酸盐离子液体由硫氰酸根阴离子和阳离子组成,所述阳离子包括: 咪唑、吡咯、吡咯烷、吡啶、哌啶、季铵盐或季磷盐。
本发明的有益效果为:
本发明利用两步合成法合成由有机阳离子和硫氰酸根阴离子组成的室温熔融盐作为电解液,具有操作简单,成本低廉,设备要求低,可大规模生产特点。本发明制备的电解液,具有不挥发、不可燃性、低粘度、高电导率、可调性的特点。
附图说明
图1是实施例5中离子液体电解液电导率与温度的关系图。
图2是实施例5中离子液体电解液的循环伏安曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
本发明为一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,包括:
步骤一:在氮气环境保护下,取胺类或磷类单体加入到烧瓶中,向烧瓶中滴加卤代烷基烃,滴加完毕后对烧瓶中的混合物进行加热,升温至60-110℃之后再回流4-10h,反应结束后冷却至室温,再用有机溶剂洗涤3次去除未反应的物质,旋转蒸发除去有机溶剂,将上述得到的产品加热至60-80℃下减压至0.1MPa真空干燥8-12h,得到卤化离子液体中间体;
步骤二:取上述制备的卤化离子液体中间体和硫氰酸钠(NaSCN),按照摩尔比1:1-1:5的比例进行混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠2-10倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌12-72h,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠2-10倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌1-5h,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至60-80℃下减压至0.1MPa真空干燥8-12h,最终获得硫氰酸盐离子液体。
加入烧瓶中的所述胺类或磷类单体与卤代烷基烃的摩尔比1:5。
所述胺类或磷类单体包括:N-甲基咪唑。
所述卤代烷基烃包括:溴代正乙烷、溴代正丙烷或溴代正丁烷。
所述有机溶剂为丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1:1-1:5的比例进行混合的溶剂。
所述卤化离子液体中间体由X阳离子和Y阴离子组成,其通式为:[X]Y,所述Y阴离子包括:F-、Cl-、Br-和I-,所述X阳离子包括:咪唑类阳离子、吡咯类阳离子、吡咯烷类阳离子、吡啶类阳离子、哌啶类阳离子、季铵类阳离子和季磷类阳离子,
所述咪唑类阳离子,结构如下:

式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有0-12个碳原子的饱和或不饱和的烃基,而R2为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基;
所述吡咯类阳离子,结构如下:(添加了一个)

式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有1-12个碳原子的饱和或不饱和的烃基。
所述吡咯烷类阳离子,结构如下:

式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有1-12个碳原子的饱和或不饱和的烃基。
所述吡啶类阳离子,结构如下:

式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基;
所述哌啶类阳离子,结构如下:

式中R为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有1-12个碳原子的饱和或不饱和的烃基;
所述季铵类阳离子,结构如下:

式中R1,R2,R3,R4为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基;
所述季磷类阳离子,结构如下:

式中R1,R2,R3,R4,R5,R6为含有1-25个碳原子的饱和或不饱和的烃基。
所述卤化离子液体中间体包括:1-乙基-3-甲基咪唑溴盐(EmimBr)、1-丙基-3-甲基咪唑溴盐(PmimBr)或1-丁基-3-甲基咪唑溴盐(BmimBr)。
所述硫氰酸盐离子液体由硫氰酸根阴离子和阳离子组成,所述阳离子包括:咪唑、吡咯、吡咯烷、吡啶、哌啶、季铵盐或季磷盐。
实施例1:
在氮气环境保护下,将N-甲基咪唑与溴代正乙烷按照摩尔比为1:1的比例加入到烧瓶中进行混合,将混合物升温至60℃之后再回流4h,反应结束后冷至室温,得到白色晶体。再用由丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1:1-1:5的比例混合而成的有机溶剂对白色晶体洗涤3次,去除未反应的物质,然后旋转蒸发除去有机溶剂,将得到的白色晶体加热至60℃下减压至0.1MPa真空干燥10h,得到白色固体,即卤化离子液体中间体1-乙基-3-甲基咪唑溴盐(EmimBr),产率为91%。
将1-乙基-3-甲基咪唑溴盐和硫氰酸钠(NaSCN)按照摩尔比为1:2的比例混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠5倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌72h,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠3倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌1h,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上 述得到的混合溶液加热至60℃下减压至0.1MPa真空干燥10h,最终获得硫氰酸盐离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐(EmimSCN),产率为79%。
实施例2:
在氮气环境保护下,将N-甲基咪唑与溴代正乙烷按照摩尔比为1:1的比例加入到烧瓶中进行混合,将混合物升温至60℃之后再回流10h,反应结束后冷至室温,得到白色晶体。再用由丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1:1-1:5的比例混合而成的有机溶剂对白色晶体洗涤3次,去除未反应的物质,然后旋转蒸发除去有机溶剂,将得到的白色晶体加热至60℃下减压至0.1MPa真空干燥10h,得到白色固体,即卤化离子液体中间体1-乙基-3-甲基咪唑溴盐(EmimBr),产率为94%。
将1-乙基-3-甲基咪唑溴盐和硫氰酸钠按照摩尔比为1:2的比例混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠5倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌72h,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠3倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌1h,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至60℃下减压至0.1MPa真空干燥10h,最终获得硫氰酸盐离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐(EmimSCN),产率为77%。
实施例3:
在氮气环境保护下,将N-甲基咪唑与溴代正丙烷按照摩尔比为1:1.1的比例加入到烧瓶中进行混合,将混合物升温至80℃之后再回流10h,反应结束后冷至室温,得到浅黄色液体。再用由丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1:1-1:5的比例混合而成的有机溶剂对浅黄色液体洗涤3次,去除未反应的物质(由于有机溶剂与产物是不相溶,本洗涤方式为加入有机溶剂后玻璃棒搅拌一会,把有机溶剂倒掉。),然后旋转蒸发除去有机溶剂,将得到的浅黄色液体加热至70℃下减压至0.1MPa真空干燥10h,得到浅黄色液体(由于离子液体本身的熔点低,即使称作盐,但是状态为液态,不同物质熔点不同。),即卤化离子液体中间体1-丙基-3-甲基咪唑溴盐(PmimBr),产率为95%。
将1-丙基-3-甲基咪唑溴盐和硫氰酸钠按照摩尔比为1:1的比例混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠3倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌48h,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为 硫氰酸钠2倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌1h,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至70℃下减压至0.1MPa真空干燥10h,最终获得硫氰酸盐离子液体1-丙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐(PmimSCN),产率为81%。
实施例4:
在氮气环境保护下,将N-甲基咪唑与溴代正丙烷按照摩尔比为1:1.1的比例加入到烧瓶中进行混合,将混合物升温至80℃之后再回流10h,反应结束后冷至室温,得到浅黄色液体。再用由丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1:1-1:5的比例混合而成的有机溶剂对浅黄色液体洗涤3次,去除未反应的物质(由于有机溶剂与产物是不相溶,本洗涤方式为加入有机溶剂后玻璃棒搅拌一会,把有机溶剂倒掉。),然后旋转蒸发除去有机溶剂,将得到的浅黄色液体加热至70℃下减压至0.1MPa真空干燥10h,得到浅黄色液体(由于离子液体本身的熔点低,即使称作盐,但是状态为液态,不同物质熔点不同。),即卤化离子液体中间体1-丙基-3-甲基咪唑溴盐(PmimBr),产率为94%。
将1-丙基-3-甲基咪唑溴盐和硫氰酸钠按照摩尔比为1:2的比例混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠3倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌48h,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠3倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌1h,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至70℃下减压至0.1MPa真空干燥10h,最终获得硫氰酸盐离子液体1-丙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐(PmimSCN),产率为79%。
实施例5:
在氮气环境保护下,将N-甲基咪唑与溴代正丁烷按照摩尔比为1:1.1的比例加入到烧瓶中进行混合,将混合物升温至80℃之后再回流10h,反应结束后冷至室温,得到白色晶体。再用由丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1:1-1:5的比例混合而成的有机溶剂对白色晶体洗涤3次,去除未反应的物质,然后旋转蒸发除去有机溶剂,将得到的白色晶体加热至80℃下减压至0.1MPa真空干燥12h,得到白色固体,即卤化离子液体中间体1-丁基-3-甲基咪唑溴盐(BmimBr),产率为92%。
将1-丁基-3-甲基咪唑溴盐和硫氰酸钠按照摩尔比为1:1.5的比例混合,混合后 加入摩尔量为硫氰酸钠5倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌48h,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠2倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌1h,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至80℃下减压至0.1MPa真空干燥12h,最终获得硫氰酸盐离子液体1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐(BmimSCN),产率为79%。
实施例6:
在氮气环境保护下,将N-甲基咪唑与溴代正丁烷按照摩尔比为1:1.1的比例加入到烧瓶中进行混合,将混合物升温至110℃之后再回流8h,反应结束后冷至室温,得到浅黄色晶体。再用由丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1:1-1:5的比例混合而成的有机溶剂对浅黄色晶体洗涤3次,去除未反应的物质,然后旋转蒸发除去有机溶剂,将得到的浅黄色晶体加热至80℃下减压至0.1MPa真空干燥12h,得到白色固体,即卤化离子液体中间体1-丁基-3-甲基咪唑溴盐(BmimBr),产率为94%。
将1-丁基-3-甲基咪唑溴盐和硫氰酸钠按照摩尔比为1:2的比例混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠5倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌48h,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠3倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌2h,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至80℃下减压至0.1MPa真空干燥12h,最终获得硫氰酸盐离子液体1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐(BmimSCN),产率为79%。
实施例7:
在氮气环境保护下,将N-甲基咪唑与溴代正丁烷按照摩尔比为1:1.2的比例加入到烧瓶中进行混合,将混合物升温至110℃之后再回流8h,反应结束后冷至室温,得到浅黄色晶体。再用由丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1:1-1:5的比例混合而成的有机溶剂对浅黄色晶体洗涤3次,去除未反应的物质,然后旋转蒸发除去有机溶剂,将得到的浅黄色晶体加热至80℃下减压至0.1MPa真空干燥12h,得到白色固体,即卤化离子液体中间体1-丁基-3-甲基咪唑溴盐(BmimBr),产率为95%。
将1-丁基-3-甲基咪唑溴盐和硫氰酸钠按照摩尔比为1:3的比例混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠5倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌48h,反应结束后静 置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠3倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌1h,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至80℃下减压至0.1MPa真空干燥12h,最终获得硫氰酸盐离子液体1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐(BmimSCN),产率为79%。
以含硫氰酸根离子液体作电解液分别组成超级电容器和锂离子电池体系,并测试其电化学性能,其中包括循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)、恒电流充放电(GCD)、漏电流、循环寿命等。
以含硫氰酸根离子液体作电解液组成锂离子电池体系,测试其电化学性能,包括循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)、恒电流充放电(GCD)、漏电流、循环寿命等。
为了验证以上技术方案的有效性,本发明进行了以下测试分析验证,以实施例5为例。
1、1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐离子液体的电导率随温度的变化曲线
图1为采用N-甲基咪唑和溴代正丁烷为原料合成中间体后与硫氰酸钠反应生成的离子液体BmimSCN的电导率随温度的变化曲线。由图中可以看出,室温时纯BmimSCN离子液体的电导率在4.0mS/cm左右,这比常见的离子液体的电导率有明显的提高,主要是由于BmimSCN离子液体中阴离子SCN-体积相对较小,离子迁移速度快,使电导率有明显的提高。但是要比室温时纯PmimSCN离子液体的电导率(4.7mS/cm左右)低,主要是由于BmimSCN阳离子中的烷基链长,离子体积变大,移动速率减慢,电导率低。由图还可以看出,BmimSCN离子液体的电导率随着温度的升高而变大,符合离子液体电解质的一般规律。
2、1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐离子液体的循环伏安曲线
为了考察样品的电化学性能,测定了样品在石墨烯超级电容器中的循环伏安曲线。从图中可以看出,CV曲线中无明显的氧化还原峰,充放电过程对称性好,表现出双电层电容特性,电化学窗口为2.5V。由图中可以看出,在扫描速率为5mV/s,10mV/s时,CV曲线的形状接近于矩形,说明具有良好的双电层电容特性,但是随着扫描速率的增大,CV曲线的形状偏离矩形较大,这是因为在较小的扫描速率下,离子迁移速率较慢,电极材料中有效的活性物质的利用率较高, 使得充放电较彻底,因此表现的电容特性好。随着扫描速率的增大,电极上电流密度升高,电极/电解液界面上的电解液离子浓度瞬间下降,使得电解液中的离子扩散速率变慢,表面的电解液离子数目不能快速达到电极充电所需要的离子数,造成电极上由液相扩散所引起的极化导致偏离较大。
本发明并不局限上述所列举的具体实施方式,本领域的技术人员可以根据本发明工作原理和上面给出的具体实施方式,可以做出各种等同的修改、等同的替换、部件增减和重新组合,从而构成更多新的实施方式。

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1、10申请公布号CN104193685A43申请公布日20141210CN104193685A21申请号201410244496722申请日20140929C07D233/58200601C07D233/06200601H01G9/03520060171申请人陕西科技大学地址710021陕西省西安市未央区大学园区陕西科技大学72发明人张利锋宋巧兰刘毅郭守武74专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人杨晔54发明名称一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法57摘要一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,在氮气环境保护下,取胺类或磷类单体与卤代烷基烃混合,加热并回流后冷却,真空干。

2、燥后得到卤化离子液体中间体,向卤化离子液体中间体加入硫氰酸钠混合后,分别用丙酮溶剂和二氯甲烷有机溶剂除去沉淀物和钠盐,旋转蒸发除去丙酮溶剂和二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热后减真空干燥,获得硫氰酸盐离子液体;本发明利用两步合成法合成由有机阳离子和硫氰酸根阴离子组成的室温熔融盐做为作为电解液,具有操作简单,成本低廉,设备要求低,可大规模生产特点,本发明制备的电解液,具有不挥发、不可燃性、低粘度、高电导率、可调性的特点。51INTCL权利要求书3页说明书9页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书9页附图1页10申请公布号CN104193685AC。

3、N104193685A1/3页21一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,其特征在于,包括步骤一在氮气环境保护下,取胺类或磷类单体加入到烧瓶中,向烧瓶中滴加卤代烷基烃,滴加完毕后对烧瓶中的混合物进行加热,升温至60110之后再回流410H,反应结束后冷却至室温,再用有机溶剂洗涤3次去除未反应的物质,旋转蒸发除去有机溶剂,将上述得到的产品加热至6080下减压至01MPA真空干燥812H,得到卤化离子液体中间体;步骤二取上述制备的卤化离子液体中间体和硫氰酸钠NASCN,按照摩尔比1115的比例进行混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠210倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌1272H,反应结束后静置,。

4、过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠210倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌15H,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至6080下减压至01MPA真空干燥812H,最终获得硫氰酸盐离子液体。2根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,其特征在于加入烧瓶中的所述胺类或磷类单体与卤代烷基烃的摩尔比15。3根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,其特征在于所述胺类或磷类单体包括N甲基咪唑。4根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制。

5、备方法,其特征在于所述卤代烷基烃包括溴代正乙烷、溴代正丙烷或溴代正丁烷。5根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,其特征在于所述有机溶剂为丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1115的比例进行混合的溶剂。6根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,其特征在于所述卤化离子液体中间体由X阳离子和Y阴离子组成,其通式为XY,所述Y阴离子包括F、CL、BR和I,所述X阳离子包括咪唑类阳离子、吡咯类阳离子、吡咯烷类阳离子、吡啶类阳离子、哌啶类阳离子、季铵类阳离子或季磷类阳离子,所述咪唑类阳离子,结构如下式中R为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有012个。

6、碳原子的饱和或不饱和的烃基,而R2为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基;所述吡咯类阳离子,结构如下添加了一个式中R为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有112个碳原子的饱和权利要求书CN104193685A2/3页3或不饱和的烃基。所述吡咯烷类阳离子,结构如下式中R为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有112个碳原子的饱和或不饱和的烃基。所述吡啶类阳离子,结构如下式中R为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基;所述哌啶类阳离子,结构如下式中R为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有112个碳原子的饱和或不饱和的烃基;所述季铵类阳离子,结构如下式中R1。

7、,R2,R3,R4为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基;所述季磷类阳离子,结构如下式中R1,R2,R3,R4,R5,R6为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基。7根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,其特征在于所述卤化离子液体中间体包括1乙基3甲基咪唑溴盐EMIMBR、1丙基3甲基咪唑溴盐PMIMBR和1丁基3甲基咪唑溴盐BMIMBR。权利要求书CN104193685A3/3页48根据权利要求1所述的一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,其特征在于所述硫氰酸盐离子液体由硫氰酸根阴离子和阳离子组成,所述阳离子包括咪唑、吡咯、吡咯烷、吡啶、哌啶、季铵盐或季磷盐。

8、。权利要求书CN104193685A1/9页5一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法技术领域0001本发明涉及离子液体技术领域,特别涉及一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法。背景技术0002当今社会,由化石燃料的燃烧、全球气候变暖等所引发的一个全球性的问题能量储存。目前已开发的、对社会环境友好的储能技术有光伏产业中太阳能电池、锂离子电池和超级电容器。超级电容器,是介于传统电容器和化学储能电池之间的新能源储能设备。超级电容器具有比功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、电能存储时间长、无记忆功能等特点。由于传统电容器的比能量密度低、锂离子电池的比功率密度低,在高功率和高脉冲等应用方面,超。

9、级电容器成为研究的热点。0003电解液,电容器的“血液”,在大电流放电和能量密度方面起着重要的作用。然而,对超级电容器来说,其能量密度与电解液所决定的工作电压的平方成正比。然而,水系电解液的工作电压不能超过1V,且具有腐蚀性,易挥发等缺点;有机电解液具有易燃的缺点;常用于电解液的离子液体BMIMBF4的黏度大,电导率小,其电导率在室温下仅为294MS/CM。发明内容0004为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,本方法操作简单,便于实现,制备的硫氰酸盐离子液体蒸气压低,具有不挥发、不可燃性、低粘度、高电导率、可调性的特点。0005为了达到上述。

10、目的,本发明采取的技术方案为0006一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,包括0007步骤一在氮气环境保护下,取胺类或磷类单体加入到烧瓶中,向烧瓶中滴加卤代烷基烃,滴加完毕后对烧瓶中的混合物进行加热,升温至60110之后再回流410H,反应结束后冷却至室温,再用有机溶剂洗涤3次去除未反应的物质,旋转蒸发除去有机溶剂,将上述得到的产品加热至6080下减压至01MPA真空干燥812H,得到卤化离子液体中间体;0008步骤二取上述制备的卤化离子液体中间体和硫氰酸钠NASCN,按照摩尔比1115的比例进行混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠210倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌1272H,反应结束后。

11、静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠210倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌15H,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至6080下减压至01MPA真空干燥812H,最终获得硫氰酸盐离子液体。0009加入烧瓶中的所述胺类或磷类单体与卤代烷基烃的摩尔比15。说明书CN104193685A2/9页60010所述胺类或磷类单体包括N甲基咪唑。0011所述卤代烷基烃包括溴代正乙烷、溴代正丙烷和溴代正丁烷。0012所述有机溶剂为丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1115的比例进行混合的溶剂。0013。

12、所述卤化离子液体中间体由X阳离子和Y阴离子组成,其通式为XY,所述Y阴离子包括F、CL、BR和I,所述X阳离子包括咪唑类阳离子、吡咯类阳离子、吡咯烷类阳离子、吡啶类阳离子、哌啶类阳离子、季铵类阳离子或季磷类阳离子,0014所述咪唑类阳离子,结构如下00150016式中R为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有012个碳原子的饱和或不饱和的烃基,而R2为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基;0017所述吡咯类阳离子,结构如下添加了一个00180019式中R为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有112个碳原子的饱和或不饱和的烃基。0020所述吡咯烷类阳离子,结构如下00。

13、210022式中R为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有112个碳原子的饱和或不饱和的烃基。0023所述吡啶类阳离子,结构如下0024说明书CN104193685A3/9页70025式中R为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基;0026所述哌啶类阳离子,结构如下00270028式中R为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有112个碳原子的饱和或不饱和的烃基;0029所述季铵类阳离子,结构如下00300031式中R1,R2,R3,R4为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基;0032所述季磷类阳离子,结构如下00330034式中R1,R2,R3,R4,R5,R6为含有。

14、125个碳原子的饱和或不饱和的烃基。0035所述卤化离子液体中间体包括1乙基3甲基咪唑溴盐EMIMBR、1丙基3甲基咪唑溴盐PMIMBR或1丁基3甲基咪唑溴盐BMIMBR。0036所述硫氰酸盐离子液体由硫氰酸根阴离子和阳离子组成,所述阳离子包括咪唑、吡咯、吡咯烷、吡啶、哌啶、季铵盐或季磷盐。0037本发明的有益效果为0038本发明利用两步合成法合成由有机阳离子和硫氰酸根阴离子组成的室温熔融盐作为电解液,具有操作简单,成本低廉,设备要求低,可大规模生产特点。本发明制备的电解液,具有不挥发、不可燃性、低粘度、高电导率、可调性的特点。附图说明说明书CN104193685A4/9页80039图1是实施。

15、例5中离子液体电解液电导率与温度的关系图。0040图2是实施例5中离子液体电解液的循环伏安曲线。具体实施方式0041下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。0042本发明为一种硫氰酸根功能化离子液体电解液的制备方法,包括0043步骤一在氮气环境保护下,取胺类或磷类单体加入到烧瓶中,向烧瓶中滴加卤代烷基烃,滴加完毕后对烧瓶中的混合物进行加热,升温至60110之后再回流410H,反应结束后冷却至室温,再用有机溶剂洗涤3次去除未反应的物质,旋转蒸发除去有机溶剂,将上述得到的产品加热至6080下减压至01MPA真空干燥812H,得到卤化离子液体中间体;0044步骤二取上述制备的卤化离子液体中间体。

16、和硫氰酸钠NASCN,按照摩尔比1115的比例进行混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠210倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌1272H,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠210倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌15H,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至6080下减压至01MPA真空干燥812H,最终获得硫氰酸盐离子液体。0045加入烧瓶中的所述胺类或磷类单体与卤代烷基烃的摩尔比15。0046所述胺类或磷类单体包括N甲基咪唑。0047所述卤代烷基烃包括溴代正乙烷、溴代正丙。

17、烷或溴代正丁烷。0048所述有机溶剂为丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1115的比例进行混合的溶剂。0049所述卤化离子液体中间体由X阳离子和Y阴离子组成,其通式为XY,所述Y阴离子包括F、CL、BR和I,所述X阳离子包括咪唑类阳离子、吡咯类阳离子、吡咯烷类阳离子、吡啶类阳离子、哌啶类阳离子、季铵类阳离子和季磷类阳离子,0050所述咪唑类阳离子,结构如下00510052式中R为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有012个碳原子的饱和或不饱和的烃基,而R2为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基;0053所述吡咯类阳离子,结构如下添加了一个0054说明书CN104193685A5/9页9。

18、0055式中R为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有112个碳原子的饱和或不饱和的烃基。0056所述吡咯烷类阳离子,结构如下00570058式中R为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有112个碳原子的饱和或不饱和的烃基。0059所述吡啶类阳离子,结构如下00600061式中R为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基;0062所述哌啶类阳离子,结构如下00630064式中R为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基,R1为含有112个碳原子的饱和或不饱和的烃基;0065所述季铵类阳离子,结构如下0066说明书CN104193685A6/9页100067式中R1,R2,R。

19、3,R4为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基;0068所述季磷类阳离子,结构如下00690070式中R1,R2,R3,R4,R5,R6为含有125个碳原子的饱和或不饱和的烃基。0071所述卤化离子液体中间体包括1乙基3甲基咪唑溴盐EMIMBR、1丙基3甲基咪唑溴盐PMIMBR或1丁基3甲基咪唑溴盐BMIMBR。0072所述硫氰酸盐离子液体由硫氰酸根阴离子和阳离子组成,所述阳离子包括咪唑、吡咯、吡咯烷、吡啶、哌啶、季铵盐或季磷盐。0073实施例10074在氮气环境保护下,将N甲基咪唑与溴代正乙烷按照摩尔比为11的比例加入到烧瓶中进行混合,将混合物升温至60之后再回流4H,反应结束后冷至室温,。

20、得到白色晶体。再用由丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1115的比例混合而成的有机溶剂对白色晶体洗涤3次,去除未反应的物质,然后旋转蒸发除去有机溶剂,将得到的白色晶体加热至60下减压至01MPA真空干燥10H,得到白色固体,即卤化离子液体中间体1乙基3甲基咪唑溴盐EMIMBR,产率为91。0075将1乙基3甲基咪唑溴盐和硫氰酸钠NASCN按照摩尔比为12的比例混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠5倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌72H,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠3倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌1H,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐。

21、,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至60下减压至01MPA真空干燥10H,最终获得硫氰酸盐离子液体1乙基3甲基咪唑硫氰酸盐EMIMSCN,产率为79。0076实施例20077在氮气环境保护下,将N甲基咪唑与溴代正乙烷按照摩尔比为11的比例加入到烧瓶中进行混合,将混合物升温至60之后再回流10H,反应结束后冷至室温,得到白色晶体。再用由丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1115的比例混合而成的有机溶剂对白色晶体洗涤3次,去除未反应的物质,然后旋转蒸发除去有机溶剂,将得到的白色晶体加热至60下减压至01MPA真空干燥10H,得到白色固体,即卤化离子液体中间体1乙基3甲基咪唑。

22、溴盐EMIMBR,产率为94。0078将1乙基3甲基咪唑溴盐和硫氰酸钠按照摩尔比为12的比例混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠5倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌72H,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠3倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌1H,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至60下减压至01MPA真空干燥10H,最终获得硫氰酸盐离子液体1乙基3甲基咪唑硫氰酸盐EMIMSCN,产率说明书CN104193685A107/9页11为77。0079实施例30080在氮气环境。

23、保护下,将N甲基咪唑与溴代正丙烷按照摩尔比为111的比例加入到烧瓶中进行混合,将混合物升温至80之后再回流10H,反应结束后冷至室温,得到浅黄色液体。再用由丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1115的比例混合而成的有机溶剂对浅黄色液体洗涤3次,去除未反应的物质由于有机溶剂与产物是不相溶,本洗涤方式为加入有机溶剂后玻璃棒搅拌一会,把有机溶剂倒掉。,然后旋转蒸发除去有机溶剂,将得到的浅黄色液体加热至70下减压至01MPA真空干燥10H,得到浅黄色液体由于离子液体本身的熔点低,即使称作盐,但是状态为液态,不同物质熔点不同。,即卤化离子液体中间体1丙基3甲基咪唑溴盐PMIMBR,产率为95。0081将1丙基3。

24、甲基咪唑溴盐和硫氰酸钠按照摩尔比为11的比例混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠3倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌48H,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠2倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌1H,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至70下减压至01MPA真空干燥10H,最终获得硫氰酸盐离子液体1丙基3甲基咪唑硫氰酸盐PMIMSCN,产率为81。0082实施例40083在氮气环境保护下,将N甲基咪唑与溴代正丙烷按照摩尔比为111的比例加入到烧瓶中进行混合,将混合物升温至8。

25、0之后再回流10H,反应结束后冷至室温,得到浅黄色液体。再用由丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1115的比例混合而成的有机溶剂对浅黄色液体洗涤3次,去除未反应的物质由于有机溶剂与产物是不相溶,本洗涤方式为加入有机溶剂后玻璃棒搅拌一会,把有机溶剂倒掉。,然后旋转蒸发除去有机溶剂,将得到的浅黄色液体加热至70下减压至01MPA真空干燥10H,得到浅黄色液体由于离子液体本身的熔点低,即使称作盐,但是状态为液态,不同物质熔点不同。,即卤化离子液体中间体1丙基3甲基咪唑溴盐PMIMBR,产率为94。0084将1丙基3甲基咪唑溴盐和硫氰酸钠按照摩尔比为12的比例混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠3倍的丙酮溶剂中,。

26、在室温下磁力搅拌48H,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠3倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌1H,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至70下减压至01MPA真空干燥10H,最终获得硫氰酸盐离子液体1丙基3甲基咪唑硫氰酸盐PMIMSCN,产率为79。0085实施例50086在氮气环境保护下,将N甲基咪唑与溴代正丁烷按照摩尔比为111的比例加入到烧瓶中进行混合,将混合物升温至80之后再回流10H,反应结束后冷至室温,得到白色晶体。再用由丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1115。

27、的比例混合而成的有机溶剂对白色晶体洗涤3次,去除未反应的物质,然后旋转蒸发除去有机溶剂,将得到的白色晶体加热至80下减压至01MPA真空干燥12H,得到白色固体,即卤化离子液体中间体1丁基3甲说明书CN104193685A118/9页12基咪唑溴盐BMIMBR,产率为92。0087将1丁基3甲基咪唑溴盐和硫氰酸钠按照摩尔比为115的比例混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠5倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌48H,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠2倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌1H,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发。

28、除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至80下减压至01MPA真空干燥12H,最终获得硫氰酸盐离子液体1丁基3甲基咪唑硫氰酸盐BMIMSCN,产率为79。0088实施例60089在氮气环境保护下,将N甲基咪唑与溴代正丁烷按照摩尔比为111的比例加入到烧瓶中进行混合,将混合物升温至110之后再回流8H,反应结束后冷至室温,得到浅黄色晶体。再用由丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1115的比例混合而成的有机溶剂对浅黄色晶体洗涤3次,去除未反应的物质,然后旋转蒸发除去有机溶剂,将得到的浅黄色晶体加热至80下减压至01MPA真空干燥12H,得到白色固体,即卤化离子液体中间体1丁基3甲基咪唑溴盐BM。

29、IMBR,产率为94。0090将1丁基3甲基咪唑溴盐和硫氰酸钠按照摩尔比为12的比例混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠5倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌48H,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠3倍的二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌2H,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至80下减压至01MPA真空干燥12H,最终获得硫氰酸盐离子液体1丁基3甲基咪唑硫氰酸盐BMIMSCN,产率为79。0091实施例70092在氮气环境保护下,将N甲基咪唑与溴代正丁烷按照摩尔比为112的比。

30、例加入到烧瓶中进行混合,将混合物升温至110之后再回流8H,反应结束后冷至室温,得到浅黄色晶体。再用由丙酮和乙酸乙酯按照摩尔比为1115的比例混合而成的有机溶剂对浅黄色晶体洗涤3次,去除未反应的物质,然后旋转蒸发除去有机溶剂,将得到的浅黄色晶体加热至80下减压至01MPA真空干燥12H,得到白色固体,即卤化离子液体中间体1丁基3甲基咪唑溴盐BMIMBR,产率为95。0093将1丁基3甲基咪唑溴盐和硫氰酸钠按照摩尔比为13的比例混合,混合后加入摩尔量为硫氰酸钠5倍的丙酮溶剂中,在室温下磁力搅拌48H,反应结束后静置,过滤除去沉淀物,将滤液旋转蒸发除去丙酮溶剂,再向滤液中加入摩尔量为硫氰酸钠3倍的。

31、二氯甲烷有机溶剂,在室温下磁力搅拌1H,反应结束后静置,过滤除去溶液中的钠盐,将滤液旋转蒸发除去二氯甲烷有机溶剂,最后将上述得到的混合溶液加热至80下减压至01MPA真空干燥12H,最终获得硫氰酸盐离子液体1丁基3甲基咪唑硫氰酸盐BMIMSCN,产率为79。0094以含硫氰酸根离子液体作电解液分别组成超级电容器和锂离子电池体系,并测试其电化学性能,其中包括循环伏安CV、交流阻抗EIS、恒电流充放电GCD、漏电流、循环寿命等。说明书CN104193685A129/9页130095以含硫氰酸根离子液体作电解液组成锂离子电池体系,测试其电化学性能,包括循环伏安CV、交流阻抗EIS、恒电流充放电GCD。

32、、漏电流、循环寿命等。0096为了验证以上技术方案的有效性,本发明进行了以下测试分析验证,以实施例5为例。00971、1丁基3甲基咪唑硫氰酸盐离子液体的电导率随温度的变化曲线0098图1为采用N甲基咪唑和溴代正丁烷为原料合成中间体后与硫氰酸钠反应生成的离子液体BMIMSCN的电导率随温度的变化曲线。由图中可以看出,室温时纯BMIMSCN离子液体的电导率在40MS/CM左右,这比常见的离子液体的电导率有明显的提高,主要是由于BMIMSCN离子液体中阴离子SCN体积相对较小,离子迁移速度快,使电导率有明显的提高。但是要比室温时纯PMIMSCN离子液体的电导率47MS/CM左右低,主要是由于BMIM。

33、SCN阳离子中的烷基链长,离子体积变大,移动速率减慢,电导率低。由图还可以看出,BMIMSCN离子液体的电导率随着温度的升高而变大,符合离子液体电解质的一般规律。00992、1丁基3甲基咪唑硫氰酸盐离子液体的循环伏安曲线0100为了考察样品的电化学性能,测定了样品在石墨烯超级电容器中的循环伏安曲线。从图中可以看出,CV曲线中无明显的氧化还原峰,充放电过程对称性好,表现出双电层电容特性,电化学窗口为25V。由图中可以看出,在扫描速率为5MV/S,10MV/S时,CV曲线的形状接近于矩形,说明具有良好的双电层电容特性,但是随着扫描速率的增大,CV曲线的形状偏离矩形较大,这是因为在较小的扫描速率下,。

34、离子迁移速率较慢,电极材料中有效的活性物质的利用率较高,使得充放电较彻底,因此表现的电容特性好。随着扫描速率的增大,电极上电流密度升高,电极/电解液界面上的电解液离子浓度瞬间下降,使得电解液中的离子扩散速率变慢,表面的电解液离子数目不能快速达到电极充电所需要的离子数,造成电极上由液相扩散所引起的极化导致偏离较大。0101本发明并不局限上述所列举的具体实施方式,本领域的技术人员可以根据本发明工作原理和上面给出的具体实施方式,可以做出各种等同的修改、等同的替换、部件增减和重新组合,从而构成更多新的实施方式。说明书CN104193685A131/1页14图1图2说明书附图CN104193685A14。

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