二甲基亚砜特定两性离子液体和锂盐混合物的新型电解质

曼梅聊娱乐 2023-10-06 22:30:11
前言

离子液体是仅由通常具有有机性质的阳离子和阴离子组合形成的系统。阳离子和阴离子的性质和结构决定了它们的化学和物理性质。离子液体通常具有高离子电导率,因为它们是由离子肠内形成的分子。因此,它们具有用于电化学器件的巨大潜力。

有利于特定离子添加到其中。当基于两性离子离子液体的电解质用于电气设备时,这可以产生更高的锂电导率。因此,设计并评估了具有一定结构多样性的不同阴离子作为电解质,并结合多种锂盐, 双亚胺锂, 或氯化锰。

锂盐的存在不仅有助于离子电导率,而且还起到增塑剂的作用,降低混合物组分的熔点。这些混合物的离子电导率主要受两种离子组分之间的相互作用决定,特别是阴离子的阳离子部分与添加盐的阴离子。。

任务特异性离子液体是含有共价拴在两个离子附加官能团之一上的离子液体。这种特定功能的存在为离子液体提供了特定的特性。在这方面,不同的作者设计了含有甲基亚砜部分的TS离子液体s,用于 各种苄基和烯丙醇的氧化。

新材料-两性离子液体

两性离子液体已被设想为新的电解质材料,以实现高靶离子转移数。在阴离子中,阳离子和阴离子共价拴在一个分子中。因此,与离子液体相比,当施加电位梯度时,阳离子和阴离子都表现出独立的迁移率,它们可以严重抑制形成离子液体的离子的迁移。

通过降低其挥发性来抑制该反应的二甲基硫醚副产物的难闻气味。然而,据我们所知,没有关于在结合混氮离子单元和系统中使用带有甲基亚砜部分的两性离子液体的报道,该系统可以进一步溶剂化锂阳离子以调节阴离子和锂板条混合物的离子电导率。

阳离子侧链上官能团的存在对阴离子的熔点及其电导率有很强的影响。例如,柔性环氧乙烷单元的存在并且能够与离子相互作用,无论两性离子的阴离子结构如何,都能够有效地降低熔点,增加电导率。

因为存在良好的关系以及两性离子液体/锂盐混合物的离子电导率。在这里,我们报告了在离子液体存在下用甲基亚砜部分官能化以形成的任务特异性两性离子液体的合成和性质 共晶混合物。

采用红外光谱光谱、拉曼光谱和阻抗谱对所得共晶混合物进行了分析和表征.已经充分讨论了所得体系的电导率,并获得了自由离子扩散率和自由离子电荷密度,目的是根据其功能量化混合物中阴离子的浓度效应。

两性离子液体的提取方法

二甲基亚砜-阴离子和相关共晶混合物的合成和表征。为了制备任务特异性两性离子盐。首先通过咪唑与氯甲烷烷基化得到官能化的咪唑。二甲基亚砜-阴离子-1与离子液体的不同混合物2通过溶解两种组分在甲醇中。

然后在高温和高真空下蒸发溶剂以除去任何痕量的有机溶剂,以制备各种摩尔比。化合物在碱混合物存在下,通过二甲基亚砜 与氯琥珀酰亚胺氯化,制备了大规模且收率高。最后,咪唑和丙烷磺内酯反应得到白色固体的二甲基亚砜-阴离子。

在所有情况下,由于双亚胺阴离子的塑性作用,混合物形成了熔盐。熔化温度低于单个组分的温度。混合物在室温下是蜡材料,在所有情况下,在65°C以上都变成液体。二甲基亚砜-阴离子-1和离子液体等分子混合物的红外光谱。

所有这些数据都表明,在混合物中,锂阳离子的协调性较差两性离子盐与离子液体的分子间相互作用产生的阴离子通过氢键。这些相互作用可能是熔化减少的原因。两性离子离子液体不仅提供与离子液体所需的交互降低混合物的熔点,便于处理。

但也影响锂的溶剂化,其方式与使用二甲基亚砜作为电解溶剂时观察到的方式类似。拉曼可以提供关于含有甲基亚砜部分的两性离子离子液体在制备的二元混合物中向锂离子溶剂化的更多信息。

幸运的是,这些峰值不会与离子液体的任何振动模式重叠。在不同的二甲基亚砜-阴离子-离子液体中提供该部分的信息2制剂测定。显示了拉曼光谱区域5的纯二甲基亚砜-阴离子以及评估的不同混合物。

实际上,在混合物中,这些与部分相关的条带被清楚地分成与二甲基亚砜部分状态相关的两个条带:游离和溶剂化二甲基亚砜。在623、677和705厘米处新观测到的条带可以分配给溶剂化锂离子的二甲基亚砜单元的拉伸模式。

随着混合物中二甲基亚砜-阴离子量的增加,二甲基亚砜对称和不对称拉伸在较高波数处检测到更强烈的散射。这表明二甲基亚砜-阴离子分子与锂盐的溶剂化状态是通过在电解混合物的两种组分之间形成簇状结构。

事实上,两性离子离子液体中二甲基亚砜单元的存在提供了与二甲基亚砜/离子液体观察到的相似的溶解效应2解决方案 。阴离子中游离和结合的相对贡献可用于估计溶剂化数考虑到这些带的强度,其随混合物组分的摩尔比线性变化。

假设自由二甲基亚砜和束缚二甲基亚砜的拉曼散射系数,在整个浓度范围内相同且恒定,则n可以从结合量随阴离子盐浓度的增加而增加。当量增加时,计算出的溶剂化数从约3减少到1。

在有许多参数影响过程的系统中量化离子载体密度的实际值是一项艰巨的任务,这些值始终取决于用于确定它们的模型,以及为简化数学计算而进行的近似值。对混合物的结果表明,当温度升高时,自由电荷密度降低。

由于离子对和移动阴离子之间的强静电相互作用,有可能形成瞬态对Li+...NTf2在这些类型的混合物的情况下。然而,在混合物离子液体的情况下这种行为非常不同,当观察到温度升高时电荷载流子密度的增加。

这种行为实际上与温度的倒数成线性关系。因此,我们在显示的结果取决于所使用的模型和所做的近似值,因为我们的结果可以用简单的松弛来近似描述。在介电特性无法通过简单的描述的情况下。

.在这种情况下,基于电极极化的载流子密度分析可能会高估化学计量浓度的有效解离离子密度,例如先前在含有离子液体s的膜中已经证明的那样。特别是阴离子的阳离子部分与添加盐的阴离子。

笔者认为

在这项研究中,我们设计了一系列用甲基亚砜部分功能化的离子液体。据我们所知,使用这些功能化的两性离子结合两性离子单元和可以进一步溶剂化锂阳离子来调节阴离子和锂板条混合物的离子电导率以前从未报道过。

这种特定于任务的玄子与离子液体形成低温共晶混合物。我们观察到,在混合物中,锂阳离子的协调性较差。两性离子盐与离子液体的分子间相互作用产生的阴离子通过氢键。这些相互作用可能是熔化减少的原因。

拉曼研究揭示了不同的配位数,具体取决于摩尔混合物的组成。氧之间的竞争与离子液体相比,离子液体的阴离子和二甲基硫氧化物单元导致锂的配位不同,离子配对较弱。这些混合物的离子电导率主要受两种离子组分之间的相互作用决定。

使用特鲁汗理论的推广,已经计算了每种离子液体混合物的扩散率和电荷载流子密度。我们的结果,谨慎地观察模型和使用的假设表明,扩散系数的行为与电导率相似。其中每个混合物中的扩散系数可能受到两个离子液体之间相互作用的影响。

最后,混合物的扩散系数和电荷载流子密度的温度依赖性表明,根据混合物的不同,观察到的电导率在40至80 °C之间的突然变化主要由电荷载流子密度主导。但它们具有合理的低温熔点和良好的热稳定性,具有有趣的导电性能,可用于开发不同的电化学应用。

参考文献

锂金属电池电解质专利技术综述《河南科技》 | 2020 年第 006 期

有机质与无机电解质对黏性泥沙絮凝影响研究综述《重庆理工大学学报(自然科学版)》

锂离子电池电解质六氟磷酸锂制备方法综述《云南化工》 | 2007 年第 002 期

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