低共熔溶剂：一种应用在混合物分离过程中的绿色溶剂

低共熔溶剂(DESs)因具有合成容易、价格低廉、环境友好、挥发性低、溶解能力强、可生物降解、结构可设计等特点,被认为是一种绿色溶剂。近年来,研究者通过深入研究低共熔溶剂的性质,结合低共熔溶剂的特点,将其替代传统的有机溶剂,在混合物分离过程中开展了大量的研究工作,包括：酸性气体(如CO₂、CO₂和H₂S)吸收、生物活性物质萃取、燃料油品中含硫和含氮化合物的脱除、油酚混合物分离、芳烃和脂肪烃混合物的分离、醇水混合物分离、生物柴油合成过程中甘油的脱除等。本文分析了低共熔溶剂的结构、性质和特点,综述了低共熔溶剂在分离领域的最新研究成果,探讨了低共熔溶剂在混合物分离应用中存在的问题,展望了低共熔溶剂的发展趋势。     

低共熔溶剂在萃取分离中的应用

随着绿色化学的不断发展,如何在分析过程中应用和体现绿色化学特点,避免分析过程对环境产生二次污染及对人员造成危害也得到了关注。开发和使用具有绿色化学特点的溶剂和方法是分析工作者努力的方向之一。在已经出现的新溶剂中,低共熔溶剂(DES)与离子液体(ILs)物理性质相似,并具有环境友好、不可燃、生物降解、价廉、易制备等特点,因而近几年来获得了迅速发展。该文总结了低共熔溶剂的制备、性质及分类,综述了近年来其在萃取和分离中的应用进展。     

低共熔溶剂的应用研究现状

低共熔溶剂是两种或多种固体或液体物质通过氢键相互作用形成的液体溶剂,其熔点明显低于单一组分的熔点。与传统离子液体相比,低共熔溶剂成本更低,制备更容易,可生物降解,具有100%原子利用率和生物相容性及无毒无害等绿色特性,这些优点使其在许多研究领域被广泛研究。本文介绍了低共熔溶剂的最新分类,综述了低共熔溶剂在电化学、气体吸收、有机合成、功能材料合成、萃取分离、药物增溶及生物质预处理中的应用,并对低共熔溶剂的未来发展进行了展望。     

低共熔溶剂及其在抗静电领域中应用的研究进展

随着科技的发展进步，环境友好型的绿色化学逐渐成为时代主流，低毒无毒、可回收循环和可生物降解的材料已成为现在研究的中心。离子液体是一类全部由离子组成的液体，无味、不可燃、蒸汽压极低以及可操作温度范围宽，具有良好的热稳定性和化学稳定性，易与其它物质分离，可循环利用，是一类绿色溶剂。低共熔溶剂是一大类与离子液体有许多相似物性的低共熔混合物，在室温下多呈液态。相对于离子液体，低共熔溶剂所需成本更低，制备方式简单，具有更好的耐湿性，这使得其在工业上更具前景。作为一个新兴的研究领域，低共熔溶剂已受到化学领域相关人员的广泛关注与研究，但用于能源和环境应用功能材料的低共熔溶剂的研究尚处于探索的早期阶段。低共熔溶剂除了被广泛用作合成材料时使用的惰性介质和反应试剂外，还可直接作为功能材料，如在电化学方面作为储能装置的电解质以及吸附萃取过程中的吸附剂等。因此对低共熔溶剂的基本原理以及其在材料化学领域，尤其是功能材料方面的应用进行了相关介绍，并对低共熔溶剂在抗静电领域可能的应用做出了分析与展望。     

低共熔溶剂及其应用研究进展

作为一类新型的绿色溶剂,低共熔溶剂具有蒸汽压低、无毒性、可生物降解、溶解性和导电性优良、电化学稳定窗口宽等独特的物理化学性质,并且可以通过选择合适的组成和配比来调节其性能,在很多领域中有着诱人的应用前景.本文从低共熔溶剂的组成、性质及其应用等3个方面综述了近年来低共熔溶剂的研究进展,并对目前研究中存在的问题进行了讨论.     

深共熔溶剂在有机反应中的应用

深共熔溶剂(DES)作为一种低共熔混合物,由于具有廉价易得、蒸汽压低、无毒性、不易燃、可生物降解、可调控以及易循环使用等优点,逐渐成为一种新型的绿色溶剂或催化剂。本文介绍了DES的组成、分类,重点综述了DES作为溶剂或催化剂应用于常见的加成、取代、偶联、缩合、环化、酯化、多组分及解聚等有机反应。最后展望了DES在有机反应中的发展前景。     

低共熔溶剂中有序分子聚集体的研究进展

低共熔溶剂以其独特的物理化学性质及安全绿色的特点在众多领域有广泛的应用。在近十余年中,低共熔溶剂作为自组装介质构建有序分子聚集体,受到越来越多的关注并取得一定的研究进展。本文将简要介绍低共熔溶剂的相关物理化学性质与应用,主要论述了表面活性剂在低共熔溶剂中自组装形成胶束、微乳液、囊泡、溶致液晶和凝胶的自组装行为,总结了低共熔溶剂在自组装领域的主要问题并对发展前景进行了展望。     

疏水性低共熔溶剂及其在含水体系萃取分离中的应用

低共熔溶剂是一类新型的绿色溶剂,但目前文献报道的低共熔溶剂大多是亲水性的.它们在水中不稳定,很难在含水体系中得到应用.为了解决这一问题,近年来疏水性低共熔溶剂受到特别的关注.本文在介绍低共熔溶剂基本概念的基础上,以含水体系中短链脂肪胺、低碳醇、双酚A、杀虫剂、重金属和稀有金属的萃取/分离为例,综述了近年来疏水性低共熔溶剂在液-液萃取、液相微萃取等分离方面的研究进展,分析了进一步的发展趋势,提出了目前尚待解决的主要问题.     

低共熔溶剂——新型亲水作用色谱流动相改性剂

低共熔溶剂被用作亲水作用色谱流动相的新型改性剂。选用硅胶柱(150 mm×4.6 mm, 3 μm),以乙腈与低共熔溶剂(氯化胆碱-乙二醇(摩尔比为1:3))的混合溶液为流动相,考察了6个碱基与核苷的色谱分离效果,并讨论了低共熔溶剂在流动相中的比例及温度条件对分离的影响。结果表明,与传统的水相流动相条件相比,在加入低共熔溶剂改性后的流动相条件下,碱基与核苷分离效果得到明显的改善,尤其是胞嘧啶与胞苷能达到完全分离;同时,随着低共熔溶剂在乙腈中浓度的增加,6个碱基与核苷在色谱柱上的保留均有不同程度的减小,其中胞苷的保留减小最为显著;随着柱温的升高,碱基与核苷的保留同样有所减小。本文验证了低共熔溶剂作为亲水作用色谱流动相改性剂的可行性,可在一定程度上解决传统亲水作用色谱分离的困难。     

低共熔溶剂在绿色有机合成中的应用

自1991年"绿色化学"的概念被提出以来,溶剂的绿色化一直备受关注.在过去的二十年时间里,离子液体得到长足发展,但是随着研究的不断深入,离子液体的部分弊端也慢慢浮现.在最近几年兴起了一种新型的低熔点混合物溶剂——低共熔溶剂.与传统离子液体相比,低共熔溶剂制备简单、价格便宜、均具有生物可降解性,因此被用来作为一种新型绿色溶剂.近年来,低共熔溶剂在绿色有机合成中的应用受到了越来越多的应用.本文重点从低共熔溶剂在环化反应、取代反应、加成反应、多组分反应以及酶催化反应等方面的应用讨论近几年来低共熔溶剂的研究进展,并对其发展趋势进行展望.     

低共熔溶剂中酶催化水解黄芩苷的工艺条件研究

研究用低共熔混合物作为溶剂,黄芩自生酶催化水解黄芩苷的工艺条件。以黄芩苷的水解率为指标,采用单因素试验和正交试验,考察了温度、底物浓度和加酶量等因素,采用HPLC法测定黄芩苷的含量。选择了含水量80%的ChCl∶U=1∶1的低共熔溶剂作为溶解黄芩苷的溶剂,确定最优水解工艺条件为反应温度为50℃,黄芩苷浓度为0.2 mg·mL~(-1),加入黄芩自生酶160μL·mL~(-1)。以低共熔混合物作为溶剂,黄芩自生酶催化水解黄芩苷是一种绿色环保、经济、快速的方法。     

胆碱类低共熔溶剂的物性及应用

作为一种新型的离子液体,胆碱类低共熔溶剂具有相比于其他离子液体更为突出的特点,如低毒、生物可降解、价格低廉等,这些特点使得此类离子液体在绿色化学和工程化学中受到越来越多的关注。本文分析了胆碱类低共熔溶剂的凝固点、熔点、溶解度、黏度、表面张力、电导率等物性随温度、组成、水分等因素的变化及理论预测模型,并介绍了胆碱类低共熔溶剂在润滑、功能材料制备、电化学、有机合成及生物质催化转化等方面的潜在应用。最后就胆碱类低共熔溶剂研究及应用中存在的问题及难点对其前景做出展望。     

EMIES/p-TsOH型低共熔溶剂的合成及其氧化脱硫性能的研究

通过1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯离子液体（EMIES）和对甲苯磺酸（p-TsOH）的混合物制备EMIES/p-TsOH型低共熔溶剂。其结构特征通过红外光谱、氢谱和热重技术进行了分析。并以EMIES/p-TsOH作为催化剂与萃取剂,H₂O₂作为氧化剂研究了其对模拟油中的硫化物的脱除性能。考察了反应温度、n（H₂O₂）/n（S）比、低共熔溶剂加入量及硫化物类型对脱硫效果的影响。在最佳的条件下,模拟油中二苯并噻吩（DBT）、4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）和苯并噻吩（BT）的脱除率分别为96.2%、92.2%和88.8%。经过五次循环使用后,DBT的脱除率仍达到93.6%。对该脱硫体系进行了动力学分析,其表观活化能为66.4kJ/mol。     

低共熔溶剂中原位合成ZIF-8膜及其气体分离性能

在α-氧化铝载体上,采用原位合成法,在尿素/氯化胆碱低共熔溶剂中合成了ZIF-8膜。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对合成的ZIF-8膜进行了表征。考察了反应溶液浓度、降温速率对ZIF-8膜合成的影响。通过优化合成条件合成了表面平整致密,厚度为8 μm的ZIF-8膜。采用Wicke-Kallenbach技术对优化条件下合成的ZIF-8膜进行了单组分气体渗透和双组分混合气体分离性能表征。在室温(293 K)下,ZIF-8膜对H2/CO2、H2/O2、H2/N2、H2/CH4双组分气体的分离系数分别为7.4、5.2、9.1、13.8,均大于相应的努森扩散分离系数,说明合成的ZIF-8膜具有分子筛分性能。     

低共熔溶剂在高分子合成中的应用

低共熔溶剂(DES)是由两种或多种物质按一定比例混合而成的低熔点混合溶剂,其熔点显著低于每一个单纯组分的熔点,可被视为一种新的离子液体。与传统有机溶剂相比,DES具有来源广泛、成本低廉、易于制备、毒性低、生物可降解等优点,并已作为一种新型的绿色反应介质被广泛用于萃取分离、无机合成、有机合成和离子凝胶等领域。近年来,DES在高分子合成中的应用也吸引了广泛的研究兴趣。本综述从简述DES及其在有机合成中的应用出发,重点介绍它们用于缩合聚合、自由基聚合、阴离子聚合、电化学聚合、开环聚合和氧化聚合等高分子合成领域的研究进展,并对其发展趋势进行展望。     

印迹分子聚合物结合低共熔溶剂用于山楂中咖啡酸的固相萃取

在相同的实验条件下,分别合成了以咖啡酸为模板的印迹分子聚合物和无模板分子聚合物。使用场发射扫描电镜法和吸附实验表征这两种聚合物材料的孔状结构和选择性吸附性能。然后利用印迹分子聚合物、无模板分子聚合物、C₁₈萃取小柱这3种材料结合固相萃取法纯化山楂提取物中的咖啡酸,提取率分别为3.46、1.01、1.17 μg/g。为了优化固相萃取过程,实验研究了不同洗脱剂的影响。分别利用用氯化胆碱和甘油、氯化胆碱和尿素(摩尔比均为1:2)合成出两种低共熔溶剂。甲醇与这两种低共熔溶剂分别以不同的体积比混合作为洗脱剂,用于优化咖啡酸的固相萃取过程。实验结果表明,印迹分子聚合物是一种良好的固相萃取材料;当甲醇和甘油基低共熔溶剂在体积比为3:1混合时,表现出最好的洗脱能力,得到咖啡酸的回收率为82.32%。     

氯化胆碱/草酸型低共熔溶剂氧化脱除模拟油硫化物

通过氯化胆碱和草酸在100℃下搅拌,合成了氯化胆碱/草酸型低共熔溶剂。以氯化胆碱/草酸为催化剂、过氧化氢为氧化剂、咪唑氟硼酸盐离子液体为萃取剂氧化萃取一体法脱除模拟油中的二苯并噻吩(DBT)。考察了反应温度、反应时间、氧化剂加入量、萃取剂类型、硫化物类型等因素对脱硫效率的影响。结果表明,当以咪唑氟硼酸盐为萃取剂,n(H2O2)/n(S)=8、反应温度30℃、反应80 min时,二苯并噻吩的脱除率可以达到95%。催化剂重复使用5次后,脱硫率仍然保持在90%。     

印迹分子聚合物结合低共熔溶剂用于山楂中咖啡酸的固相萃取（英文）

在相同的实验条件下,分别合成了以咖啡酸为模板的印迹分子聚合物和无模板分子聚合物。使用场发射扫描电镜法和吸附实验表征这两种聚合物材料的孔状结构和选择性吸附性能。然后利用印迹分子聚合物、无模板分子聚合物、C18萃取小柱这3种材料结合固相萃取法纯化山楂提取物中的咖啡酸,提取率分别为3.46、1.01、1.17μg/g。为了优化固相萃取过程,实验研究了不同洗脱剂的影响。分别利用用氯化胆碱和甘油、氯化胆碱和尿素(摩尔比均为1∶2)合成出两种低共熔溶剂。甲醇与这两种低共熔溶剂分别以不同的体积比混合作为洗脱剂,用于优化咖啡酸的固相萃取过程。实验结果表明,印迹分子聚合物是一种良好的固相萃取材料;当甲醇和甘油基低共熔溶剂在体积比为3∶1混合时,表现出最好的洗脱能力,得到咖啡酸的回收率为82.32%。     

憎水性薄荷醇-乳酸低共熔溶剂的合成及其理化性质表征

研究了薄荷醇-乳酸低共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)的合成。采用红外光谱FT-IR、差示扫描量热-热重分析DSC-TGA等手段对DES结构和性质进行了表征,并测试了所合成DES的粘度、折光率、挥发性、密度、表面张力、电导率及其与分子溶剂的互溶性。实验结果表明,薄荷醇-乳酸DES憎水性好、粘度小、对其他物质的溶解范围宽,在常温下可与甲醇、乙醇、丙酮、甲苯、二甲基亚砜、环己烷、脂肪酸甲酯和环氧脂肪酸甲酯等有机物在比例较宽的范围内互溶。借鉴薄荷醇-乳酸DES的憎水性,考察了薄荷醇对乳酸-水混合溶液中的乳酸的萃取性能,在形成薄荷醇-乳酸DES的同时,使乳酸-水混合溶液中乳酸的浓度大幅度下降。     

低共熔溶剂催化有机合成反应的研究进展

低共熔溶剂(DESs)是一种新型的离子液体(ILs)类似物,与传统有机溶剂、离子液体相比,DESs具有低毒、廉价、易于合成、生物可降解性等特点,因此在众多领域广受关注。近年来DESs在有机合成领域备受关注,被广泛用作合成反应的溶剂、催化剂、反应物等,在有机反应方面存在很大发展空间,本文综述了DESs在有机合成反应中的应用,重点讨论其在氧化还原反应、取代反应、缩合反应、环化反应等方面的研究进展,为其开发应用提供新思路。