Тезисы
апрель 2017

Іонні рідини на основі четвертинних морфолінієвих солей


Свердліковська О. С. , Бурмістр М. В. , Білоус А. В.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Іонні рідини (ІР) – розплави органічних солей, що знаходяться у рідкому стані у широкому інтервалі температур, вони складаються, як правило, з об’ємних органічних катіонів і неорганічних або органічних аніонів.

 Такі унікальні фізико-хімічні властивості ІР як низька температура плавлення, відсутність тиску насиченого пару, негорючість, нелеткість, можливість багатократного використання, розчинна здатність, висока полярність, термостійкість, а також електрохімічна стабільність та електропровідність, обумовлюють можливість їх застосування у різних областях науки і техніки.

Можна виділити декілька перспективних напрямів застосування іонних рідин як:

– високо полярних розчинників, реагентів і каталізаторів у сфері «зеленої» хімії;

– нових імерсійних середовищ в області оптичних вимірювань;

– електролітів у різних електрохімічних процесах;

– компонент у батареях, акумуляторах, джерелах струму, паливних елементах тощо.

ІР мають високу вартість для широкого спектру областей використання, тому зменшення вартості цих сполук є актуальним.

Відомо велику кількість робіт щодо ІР з різною органічною аніонною та органічною або неорганічною катіонною частинами. Особливий інтерес являють перспективні термостабільні низькотемпературні ІР на основі четвертинних амонієвих солей.

Тому направлений синтез низькотемпературних ІР на основі четвертинних морфолінієвих солей з високою іонною провідністю, працездатних у широкому діапазоні температур, має науковий та практичний інтерес.

В якості об¢єктів дослідження було обрано ІР на основі четвертинних морфолінієвих солей з аніоном галогену (хлору та брому) загальної формули

Синтез ІР на основі четвертинних морфолінієвих солей (ІРЧМС) з аніоном галогену (ІРЧМСГ) полягає у взаємодії третинного аміну (ТА) на основі морфоліну з галогенопохідними за загальна схемою

 

Синтез ЙРМГ проводили у дві стадії:

1. Синтез ТА на основі морфоліну. Морфолін змішували з еквімолекулярною кількістю галогенопохідного. Синтез проводили при температурі 50–60оС протягом 6–8 годин.

2. Синтез цільових ЙРМГ. Розрахункову кількість ТА на основі морфоліну змішували з еквімолекулярною кількістю галогенопохідного. Синтез проводили при температурі 50–60оС протягом 10–12 годин.

В якості галогенопохідного (як для синтезу ТА, так і для синтезу ЧМС) використовували бензил хлористий, аліл бромистий.

Структуру синтезованих іонних рідин на основі четвертинних морфолінієвих солей підтверджено елементним аналізом, ІЧ-спектро-скопією. Встановлено фізико-хімічні властивості четвертинних морфолінієвих солей пікнометричним, оптичним методами. Проведено потенціометричний, аргенометричний аналіз вмісту атомів азоту та іонів хлору та брому.

Показано, що для розглянутого ряду іонних рідин на основі четвертинних морфолінієвих солей характерний високий рівень іонної провідності. Встановлено, що іонна провідність іонних рідин на основі четвертинних морфолінієвих солей складає 10–2-10–3 См×cм–1. Виявлено, що заміна аніонів хлору у іонних рідин на основі четвертинних морфолінієвих солей на аніон брому приводить до збільшення іонної провідності на порядок.

Досліджено вплив зовнішніх факторів і структурних властивостей на питому та молярну іонну провідність нових іонних рідин на основі четвертинних морфолінієвих солей. Показано, що температурна залежність іонної провідності досліджуваних іонних рідин на основі четвертинних морфолінієвих солей відповідає рівнянню Арреніуса.

Нові іонні рідини на основі четвертинних морфолінієвих солей можуть бути рекомендованими до застосування як компоненти рідких і полімерних електролітів для різних електрохімічних пристроїв (батарей, акумуляторів, джерел струму, паливних елементах, суперконденсаторів, виробництві сенсорів тощо).