如何选择适合的离子液体电镀技术？

离子液体是指在室温或接近于室温下由有机阳离子和无机阴离子组成的液体物质，也称为室温熔融盐。

组成离子液体的有机阳离子有：N，N′-二烷基咪唑离子、烷基季铵离子、N-烷基吡咯离子等。目前，最常用的是由烷基咪唑离子和烷基吡啶离子组成的离子液体。组成离子液体的阴离子常为Cl^-、BF₄^-、PF₆^-、CF₃SO₃^-、[N（CF₃SO₂）₂]^-等。

Sudgen等人于1914年首次报道了在室温下呈液体的盐类—硝酸乙基胺（[EtNH₃]NO₃）；Hurley等于1951年报道了第一个氯铝酸盐离子液体（AlCl₃-溴化乙基吡啶），其熔点为-40℃；Bonhôte等人于1996年合成了由烷基咪唑阳离子与[N（CF₃SO₂）₂]^-阴离子组成的新型离子液体，该离子液体的优点为：对水稳定，熔点低，黏度低，导电性高等。含阴离子[N（CF₃SO₂）₂]^-的离子液体的出现推动了离子液体研究的进一步发展。

到目前为止，人们已陆续开发出能够稳定存在的离子液体达几百种。离子液体的应用范围也得到扩展，其在电化学、催化、有机合成、萃取分离等方面的应用不断扩大。作为新一代的绿色溶剂，离子液体必将具有更加广阔的应用前景。

组成离子液体的阳离子主要有4类：烷基季铵离子、烷基季磷离子、N，N′-二烷基咪唑离子、N-烷基吡啶离子等，其中烷基季磷离子用得比较少，最稳定的是烷基咪唑离子；阴离子一般为Cl^-、Br^-、BF₄^-、PF₆^-、CF₃SO₃^-、[N（CF₃SO₂）₂]^-等。图8-3所示为离子液体中常见的阳离子类型。

图8-3 离子液体中常见的阳离子类型(www.xing528.com)

离子液体中的阳离子与阴离子具有高度不对称性，由于空间阻碍，使阴、阳离子在微观上难以密堆积，因而阻碍其结晶，使得这种离子化合物的熔点下降，在较低温度下能够以液体的形式存在。由于形成离子液体的阳离子和阴离子的种类很多，改变阳离子与阴离子的不同组合，就可以设计合成出几百种不同的离子液体。同时，通过调节离子液体的组分、烷基链长及阴、阳离子种类等，可以对离子液体的物理特性进行调控。对于某些特定的化学反应，通过调节组分而改变离子液体的物理性能对提高反应速率和反应选择性等往往会有意想不到的效果。

离子液体的种类较多，其分类方法也各不相同。通常是将离子液体分为AlCl₃型离子液体、非AlCl₃型离子液体和特殊离子液体等三大类：

（1）AlCl₃型离子液体 AlCl₃型离子液体是指AlCl₃与氯化1-乙基-3-甲基咪唑（EMIC）、氯化1-丁基-3-甲基咪唑（BMIC）、氯化1-丁基吡啶（BPC）及其派生物组成的离子液体。AlCl₃型离子液体的应用研究从20世纪80年代初开始，对以其为溶剂的化学反应研究较多。由于这种离子液体的组分不是固定的，其电导率等特性随着组分的变化而变化，其路易斯酸性可以通过调整有机盐与AlCl₃的比例来调节。在溶液中，当AlCl₃的摩尔分数＞50%时，体系呈路易斯酸性，阴离子主要是Al₂Cl₇^-；当AlCl₃的摩尔分数＜50%时，体系呈路易斯碱性，阴离子主要是AlCl₄^-和Cl^-；当AlCl3的摩尔分数为50%时，有机盐与AlCl₃的混合物呈中性，阴离子主要是AlCl₄^-。AlCl₃型离子液体的缺点是热稳定性和化学稳定性较差，对水敏感，需要在完全真空或惰性气氛下进行处理和应用，使用不方便。质子和氧化物杂质的存在对在该类离子液体中进行的化学反应有决定性的影响。此外，因为AlCl₃遇水会反应生成HCl，因此该类离子液体对人体皮肤有刺激作用。

（2）非AlCl₃型离子液体 非AlCl₃型离子液体是在20世纪90年代开始发展起来的。不同于AlCl₃型离子液体，非AlCl₃型离子液体的组分是固定的，而且其中的许多品种对水、空气稳定，更适于作为化学反应的介质，因此近年来取得较大进展。非AlCl₃型离子液体的阴离子多为BF₄^-、PF₆^-，也有CF₃SO₃^-、N（CF₃SO₂）₂^-、C₃F₇COO^-、C₄F₉SO₃^-、CF₃COO^-、C（CF₃SO₂）₃^-、SbF₆^-、AsF₆^-、CB₁₁H₁₂^-等，即由烷基咪唑或烷基吡啶等有机阳离子与BF₄^-、PF₆^-、SbF₆^-等阴离子组成的体系。因此，对水稳定和操作简单的非AlCl3型离子液体今后有望在实际生产中得到更加广泛的应用。

（3）特殊离子液体 特殊离子液体是指能够针对特定性能和应用而进行设计的离子液体。Matsumoto等合成的离子液体[EMIm]NbF₆、[EMIm]TaF₆可用于金属的电镀。据报道，有人合成了目前发现的电导率最高的离子液体[EMIm]F-2.3HF，在298K时，该离子液体的电导率达到100mS/cm。