绿色溶剂AP-BF4离子液体的紫外光谱分析

詹 蕾，张 宁，许莉莉，谷雨晴，冯建铭，田 鹏，苏桂田

(沈阳师范大学 化学化工学院 能源与环境催化研究所，辽宁 沈阳 110034)

离子液体由于其分子的巨大尺寸和阴离子基团的化学性质，使得这些离子的电荷通常是弥漫的。因此，它们可以在室温下呈液体存在。离子液体是第一个作为电沉积液和电池的电解质的物质。与此同时，它们在化学反应中呈现出的特性日趋明显，离子液体成为重要的绿色溶剂[1]。离子液体还具有一些特性，目前，离子液体替代溶剂和电解质的生产方法，在某些情况下，被认为是更环保的[2]。由于离子液体的特性及其可控控制的活性，研究人员开始研究其新的应用，如防腐蚀和摩擦学[3-4]。

室温离子液体作为近代的绿色溶剂，并出现在文献中[5]，这促使科学技术发展。它已被证明可作为常用的替代高度挥发性的或有毒溶剂，如那些1989年蒙特利尔议定书中禁止的溶剂[6]。目前，科学家已发现表征离子液体的方法，及确定了离子液体中存在的杂质水平，并显示这些如何影响其物理性质。他们还研究了有机溶剂对其物理性质的影响。这项研究提供了一组有用的数据，其目的在于了解在这些新型溶剂中离子间的相互作用[7-11]。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

无水乙醇(分析纯，沈阳化学试剂厂)、乙腈(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)、溴代正戊烷(化学纯，国药集团化学试剂有限公司)、吡啶(分析纯, 国药集团化学试剂有限公司)、四氟硼酸钠(化学纯, 国药集团化学试剂有限公司)、二次蒸馏水、丙酮(分析纯，沈阳化学试剂厂)、乙酸乙酯(分析纯，沈阳化学试剂厂)。

紫外-可见分光光度计UV22550型(日本岛津公司)，分析天平(上海天平仪器厂，RE-52型旋转蒸发器(巩义市予华仪器有限责任公司)，仪器精度为±0.0001 g)，1 cm石英比色皿。

1.2 四氟硼酸N-正戊基吡啶离子液体的制备

实验中用到的玻璃器皿首先采用热碱和稀硝酸分别清洗，然后用二次蒸馏水将其冲洗并烘干，放置在干燥器中。采用溴代正戊烷和吡啶的物质的量比1∶1，加热回流，制备溴化N-正戊基吡啶(AmPyBr)。由于反应物四氟硼酸钠和AmPyBr在丙酮中的溶解度很小，但由于他们的产物NaBr在丙酮中不溶，从而推动反应不断进行。为了获得纯净的AmPyBr，用15%的乙酸乙酯和少量的乙腈重结晶2～3次。将洗涤抽干后的晶体抽真空，将其装入试剂瓶保存于真空干燥器中。

反应流程：称取等物质的量比的溴化N-正戊基吡啶和四氟硼酸钠→量取丙酮150.0 mL→ 搅拌→过滤除去NaBr→再次过滤→旋转蒸发→真空干燥。

1.3 测定乙腈中AP-BF4离子液体中的含量

1.3.1 AP-BF4溶液的配制

准确称量0.1000 g AP-BF4离子液体于100 mL的容量瓶中，用乙腈定容，配制浓度为1000 mg/L的AP-BF4离子液体溶液。

1.3.2 确定离子液体最大吸收波长

移取已经配制的1000 mg/L标准储备液至石英比色皿中，参比溶液为乙腈，扫描范围为200～400 nm。测量参数设定为：扫描速度为中速；自动采样间隔为激活；采样间隔为0.1；狭缝宽为2.0 nm；扫描模式为单一，确定AP-BF4在乙腈中的最大吸收波长。

1.3.3 绘制标准工作曲线

移取1000 mg/L的AP-BF4离子液体用乙腈稀释成浓度分别为10、20、30、40、50、60、70、80 mg/L的离子液体标准溶液，摇匀后得到待测溶液。参比溶液为乙腈，测定各浓度离子液体标准溶液在最大吸收波长下的吸光度，绘制标准工作曲线。

1.3.4 加标回收率

移取AP-BF4离子液体，向其中分别加入浓度分别为5、5、5、10、10 mg/L的同种溶液，计算加标回收率。

2 结果与讨论

2.1 AP-BF4在乙腈中的最大吸收波长

波长200～400 nm范围内扫描AP-BF4离子液体得到紫外光谱曲线和最大吸收波长如图1，AP-BF4离子液体在紫外区有特征吸收峰，为使测定结果有较高灵敏度和准确度，对入射波长进行选择。

图1 AP-BF4在乙腈中的紫外光谱图

由图1可知，在200～400 nm范围内乙腈中AP-BF4有一个明显的吸收峰，紫外光度法测定结果显示，在乙腈中AP-BF4的最大吸收波长在230 nm处，因此在230 nm处进行离子液体的定量分析。

2.2 在乙腈中AP-BF4的标准曲线

图2 AP-BF4在乙腈中的标准曲线

AP-BF4在乙腈中标准曲线的线性回归方程为y=0.91232+0.02166x，线性方程结果显示：离子液体浓度与其吸光度在此范围内具有较好的线性关系，相关系数为0.99984。由此可知，吸光度与离子液体的浓度这两个变量之间具有很高的相关度。

2.3 AP-BF4在乙腈中的加标回收率

采用移液管准确的移取一定量AP-BF4标准储备液，测定结果(表1)显示，乙腈中AP-BF4的浓度分别为4.64、5.57、7.51、9.14和12.46 mg/L，采用标准加入法，将溶液浓度分别为5、5、5、10、10 mg/L的离子液体标准溶液依次加入，并测得乙腈中AP-BF4回收率为97.9%～102.2%。

表1 在乙腈中AP-BF4的加标回收率

3 结论

采用溴代正戊烷和吡啶的物质的量比1∶1，加热回流制备溴化N-正戊基吡啶。制备四氟硼酸N-正戊基吡啶时，由于反应物四氟硼酸钠和AmPyBr在丙酮中的溶解度很小，但由于他们的产物NaBr在丙酮中不溶，从而推动反应不断进行。AP-BF4在乙腈中的最大吸收波长为230 nm。AP-BF4在乙腈中标准工作曲线的线性回归方程为：y=0.91232+0.02166x，相关系数为0.99984；反映溶液浓度和吸光度值两个变量之间的相关程度高，测得乙腈中AP-BF4回收率在97.9%～102.2%之间。