电化学法制备咪唑型离子液体的研究(3)
特殊离子液体是指针对某一性能或应用设计的离子液体，也有的是针对某一特殊结构而设计的离子液体。如专门为萃取有毒的金属离子Hg2+、Cd2+而设计的离子液体，为吸收CO2而设计的离子液体[NH2pbim]BF4等。随着离子液体中阳离子和阴离子的变化，离子液体的物理和化学特性会在很大范围内相应改变。因此，可以根据需要控制阴阳离子的组成和结构，设计合成出不同特性的离子液体。
1.4.2 离子液体的物化性质
离子液体的物理化学特性如熔点、黏度、密度、亲水性和热稳定性等，可以通过选择合适的阳离子和阴离子调配，在很宽的范围内加以调变。尤其是对水的相容性调变，对用作反应介质分离产物和催化剂极为有利。离子液体的性质取决于其正、负离子种类及其取代基的结构。离子液体的纯度对其性质测定至关重要，通常离子液体在合成、贮存、转移等过程中会产生杂质如水、卤素离子(X-)等。因此对离子液体的纯度应有可靠的测定方法。一般离子液体的摩尔质量较大，因此杂质如水、卤素离子(X-)等的质量分数(ω)变为摩尔分数(x)时会变大许多，如在离子液体[bmim]PF6中仅有质量分数为0.1%的水，则水的摩尔分数为x=0.014。所用离子液体的纯度不同是造成文献中物理性质数据互不一致的原因之一，而多数测定者用的是自己合成的离子液体，纯度互不相同。
(1) 熔点
通常被称为离子液体的物质常温下为液体，即熔点低于常温，少数有用的品种熔点可以高一些，离子液体的熔点并无严格的界限。
影响离子液体熔点的主要因素有：①离子的电荷分布；②离子的对称性等。
物质的熔点与其晶体结构有关，无机物的离子晶体均有较高的熔点，这是因为离子间有较强的静电相互作用。若能降低离子间的静电相互作用则可大大降低熔点，这对无机物的离子难以实现，而现在己发现的离子液体实为有机离子液体，其正、负离子中至少有一种离子具有有机基团[13]。
离子液体在离子间静电相互作用方面有如下特点：离子液体的价型多为1-1价型；离子电荷因非定域化而分散，或离子电荷得到屏蔽；至少一种离子是体积很大的非对称有机离子。离子液体的价型除少数特例外，均为1-1价型。1-1价型的电解质正、负离子电荷均为最小的1，因此离子间静电相互作用小。非1-1价型离子液体的特例很少。
(2) 密度[14]
溶剂的PVT性质对热力学计算和过程设计是重要的，从体积膨胀系数和等温压缩系数还可以获得流体的结构和分子间相互作用的信息，而离子液体的PVT数据比较少，尤其是高压下的密度数据。己知的绝大多数离子液体常压下的密度比水大，在1～1.6 g/cm3范围。[Rmim]PF6的密度随R链长的增长而下降。负离子不同密度差别较大。如25℃时，离子液体[bmim]N(CN)2的密度约为1.05 g/cm3，[bmim]NTf2的密度为1.44g/cm，[bmim]CTf3的密度为1.56 g/cm3。
(3) 黏度
多数离子液体是粘稠的，比油的黏度大，比传统有机溶剂大2～3个数量级，这是离子液体的缺点之一。因黏度大使传递速率变慢，离子电导率变小。例如在20℃下，[bmim]PF6的黏度为430 mPa•S，[bmim]BF4的黏度为154mPa•S，[bmim]NTf2的黏度为52 mPa•S，可知3种负离子的影响。[Cnmim]PF6的n=4→8，黏度为430→682 mPa•S，[Cnmim]BF4的n=2→6，黏度为66.5→314 mPa•S，而[Cnmim]NTf2的n=1→4，黏度为先增后减。[Cnmim][F-2.3HF]的n=0→6黏度为先减后增。可见正离子上的烷基链加长通常黏度增大，但不总是这样。[15]
目前黏度最小的离子液体为负离子为[N(CN)2][13]和[F-2.3HF][14]的离子液体，如25℃下，[emim][N(CN)2]的黏度21 mPa•S，[emim][F-2.3HF]的黏度4.87 mPa•S。但对这两类离子液体的稳定性和毒性还未见报道，后者因有HF不可在玻璃容器中用。