TW200303231A - Electrochemical process for producing ionic liquids - Google Patents

Description

200303231 ⑴ 玖、發明說明 - (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明） 發明領域 本發明係關於一種產生離子液體（例如，其可用於在化 學反應中取代有機溶劑）之電化學製造方法。本發明特別 地用於製造高純度之親水性離子液體。 發明之背景及概要 離子液體為在周圍或接近周圍溫度為液態之鹽。離子液 體具有許多用途，其‘包括在化學方法與反應中取代有機溶 劑，自水性廢流萃取有機化合物，及在如電容與電池組之 裝置中作為電解質。其乃因為離子液體不似習知有機溶劑 ，為非揮發性及不可燃。這些性質對於幫助減少蒸發損失 ，排除揮發性有機放射，及改良安全性為有利的。 離子液體之其他性質亦具有證明之優點。例如，許多離 子液體具有保持液態之廣泛溫度範圍且在廣泛之pH範圍 為安定的。其對於具要求pH之高溫方法為有益的。此外， 某些離子液體系統可作為溶劑及觸媒。例如，[bmim]-Al2Cl7與 [emim]-Al2Cl7可在夫一夸反應中作為溶劑及觸媒，其中bmim 為1- 丁基-3-甲基咪唑鹽及emim為1-乙基-3-甲基咪唑鹽。 離子液體習知上係藉位移製備，即，雙分解反應，而兩 種化合物之反應形成兩種新穎化合物一其一為離子液體 。例如，反應[emim]Cl 與 AgN03 產生[emim]N03 與 AgCl。 ， 不幸地，此位移反應每莫耳產物產生一莫耳廢料，例如 ，一莫耳AgCl。此外，離子液體經常含來自不完全反應與 200303231 (2) 發明說明續頁 溶劑污染之雜質。位移之其他問題為其需要分離產生之兩 種化合物。雖然其在離子液體為疏水性時易於完成，其在 離子液體為親水性時則較困難。此外，所需試劑（例如， AgN03)為昂貴的且難以再循環。 因為以上之原因，希望發現製備離子液體之新穎方法。 更希望此方法可製造疏水性與親水性離子液體及低量之 廢料與雜質，而且無需使用有機溶劑。 有利地，以發現一種製造離子液體之新潁方法。此方法 包含使用包含陽極與陰極之電化學電池。將電池裝以溶-劑 且接受電解而產生所需之離子液體。然後回收離子液體。 或者，在電化學電池中製造離子液體之母體。然後將母體 化學地或以其他方式轉化成所需之離子液體。本發明方法 可產生具有99%或更高純度之離子液體。 發明之詳細說明 在此使用之“離子液體”表示包含陽離子與陰離子之鹽 。此鹽在周圍或接近周圍溫度為液態。 在此使用之“親水性離子液體”表示部份地或完全地與 水互溶之離子液體。 在此使用之“疏水性離子液體”表示相當不與水互溶之 離子液體，即，在周圍條件形成二相。 在此使用之“組合物”包括包含組合物之材料、及藉包含 組合物之材料之反應或分解形成之產物之混合物。 在此使用之金屬之“混合物”包括二或更多種金屬之緊 密混合物，如合金，及一或更多種金屬塗覆於一或更多種 200303231 發明誕明續頁 (3) 金屬上。 在此使用之“衍生自”表示由指定材料製造或混合，但是 未必由這些材料之簡單混合物組成。“衍生自”指定材料之 物質可為原始材料之簡單混合物，而且亦可包括這些材料 之反應產物，或甚至可完全由原始材料之反應或分解產物 組成。

在此所列之數值包括由較低值至較高值以一單位增加 之所有值，其條件為任何較低值與任何較高值之間分隔至 少2單位。至於實例/如果成分量或方法變數值（例如，·溫 度、壓力、時間等）敘述為，例如，1至90，較佳為20至80 ，更佳為30至70，則在本說明書中意圖明確地列舉如15至 85、22至68、43至51、30至32等之值。對於小於1之值，一 單位在適當之處視為0.0001、0.001、0.01、或0.1。其僅為特別 地意圖之實例，而且列舉之下限值與上限值之間之數值之 所有可能組合在本說明書中以類似之方式視為明確地陳

述。 電化學電池 本發明之方法均涉及使電化學電池電解。電化學電池之 型式視，例如，原料、製造之離子液體、所需純度、使用 之陰極與陽極、及使用之指定方法而定。適合之陽極、陰 極、電池組態、及分隔電池之方法敘述於·美國專利4,714,530 ;5,853,555 ; 5,968,338 ;及5,951，845，其全部併入作為參考。名 詞“電化學電池”包括，例如，電解電池與電滲析電池。 通常電化學電池包含一或更多個陰極及一或更多個陽 200303231 -：—— (4) 發明秀势續頁 極，而且可由一個電解槽或二或更多個電解槽平行或串聯 而製成。陰極可為任何大小、形狀、或材料，只要其提供 足以產生所需產物之自由電子。適合之陰極包括，例如， 鎳、鐵、不銹鋼、鍍鎳鈦、石墨、碳鋼（鐵）、或其混合物 。適合之陽極包括，例如，欽、拉、锆、铪、或其混合物 。陽極經常具有不可鈍化及催化膜，其可包含金屬性貴重 金屬，如始、銀、釕、姥、或其混合物或氧化物。 電池亦可包含將電池分隔成二或更多室之裝置。這些室 通常包括容納陰極與陰極電解質溶液之陰極室、及容納陽 極與陽極電解質溶液之陽極室。分隔裝置包括，例如，薄 膜、奈米多孔性材料、隔膜、石綿等。分隔薄膜之型式可 包括陽離子交換薄膜、陰離子交換薄膜、與雙極薄膜。此 種分隔裝置之用途在美國專利4,714,530 ; 5,853,555 ; 5,968,338 ; 及5,951，845中討論，其全部併入作為參考。 電化學電池之落液 本發明之方法通常包含將電化學電池裝以在電池接受 電解時形成離子液體或離子液體母體之溶液。可將溶液以 任何次序引入電化學電池中，或甚至在電池内原位製造， 只要其在接受電解時形成所需之離子液體或離子液體母 體。 通常將電化學電池裝以至少兩種溶液。一種溶液為包含 所產生離子液體之所需陽離子之溶液，或接受電解時產生 所需陽離子之溶液，以下稱為“第一溶液”。另一種溶液為 包含所產生離子液體之所需陰離子之溶液，或接受電解時 200303231 _ (5) 發明說明續頁 產生所需陰離子之溶液，以下稱為“第二溶液”。對於某些 應用，所需陽離子可為不同陽離子之混合物及/或所需陰 離子可為不同陰離子之混合物。通常溶液為水性，然而， 可使用在電解條件下不顯著地反應之任何溶劑。

溶液之濃度並不嚴格，只要溶液濃度足以使電解反應發 生及產生所需純度之所需離子液體。通常溶液之濃度應為 至少約0.5，較佳為至少約1，最佳為至少約1.5莫耳濃度（Μ) 。另一方面，通常溶液之濃度通常應小於約3，較佳為小 於約2.5，最佳為小於約2 Μ。— 所產生離子液體之陽離子 所產生離子液體之所需陽離子包括，例如，“鑌”陽離子 。鏆陽離子包括如經取代或未取代按、銹、與疏陽離子之 陽離子。較佳鑌陽離子包括，例如，經取代或未取代Ν-燒 基或Ν-芳基ρ比淀鹽、塔p井鹽、ρ密咬鹽、<。井鹽、咪σ坐鹽、

口比σ坐鹽、η塞峻鹽、17号峻鹽、三峻鹽、咪唆ρ林鹽、甲基ρ比嗤 症鹽、異η塞也鹽、異崎峻鹽、崎σ坐鹽、？比ρ各鹽、與異ρ塞吩 鹽。取代基包括一或更多種以下之基：鹵基、燒基、與芳 基，如苯基。此外，兩個相鄰取代基可結合在一起形成伸 烷基，因而形成在Ν集結之環結構。烷基、苯基與伸烷基 更可經取代。另一種特佳陽離子為經一或更多個如烷基與 芳基（如苯基）之基取代之銨陽離子。許多此種陽離子與經 取代陽離子敘述於美國專利5,827,602與5,965,054，其全部併入 作為參考。 如上所述，離子液體之所需陽離子可為包含所產生離子 發明說明續頁 200303231 ⑹

液體之所需陽離子之溶液部份，或所需陽離子可由在接受 電解時產生所需陽離子之溶液產生。在任一情形一般有結 合陰離子，其較佳為異於所產生離子液體之所需陰離子。 陰離子之型式並不嚴格，只要其不干擾所需離子液體之形 成。適合之陰離子包括，例如，鹵化物陰離子（如氯、氟、 溴、與碘）、氫氧化物、乙基硫酸基、三氟甲磺酸基、甲酸 基、燒基硫酸基、三氟甲橫酸基、三氟乙酸基、全氟燒基 羧酸基、全氟烷基磺酸基、與甲基碳酸基等。 使用其中包含所 > 生離子液體之所需陽離子之溶液亦 包含化學地或以其他方式轉化成氣態副產物（如氫、氨、 二氧化碳、或氮）之陰離子作為不欲陰離子之方法亦經常 為有利的。以此方式，不欲氣體自溶液起泡且溶液中有較 少之不欲離子需要自離子液體之所需離子分離。 所產生離子液體之陰離子

可將所產生離子液體之所需陰離子裝至電池成為溶液 之一部份，或可由在接受電解時產生所需陰離子之溶液產 生。例如，如果乙酸基為離子液體之所需陰離子，則可使 用乙酸基溶液或可使用酸或酉旨溶液且電化學地轉化成乙 酸基溶液。 如果所需陰離子為裝至電池之溶液之一部份，則通常有 較佳為異於所產生離子液體之所需陽離子之結合陽離子 。結合陽離子之型式並不嚴格，只要其不干擾所產生離子 液體之形成。適合之結合陽離子包括，例如，氫、铵、鈉 、鳞、統、钾等。產生所需陽離子之溶液之實例包括有機 -10- 200303231 ⑺ 發明說明續頁 鹽、無機鹽、有機酸、與無機酸。較佳溶液包括乙酸、硝 酸、與其鹽之水溶液。 使用其中包含所產生離子液體之所需陰離子之溶液亦 包含化學地或以其他方式轉化成氣態副產物（如氫、氨、 二氧化碳、或氮）之陽離子作為不欲陽離子之方法亦經常 為有利的。以此方式，不欲氣體自溶液起泡且溶液中有較 少之不欲離子需要自所需離子分離。 電解 使用之電流之量及期間通常視電池與電極之大小、形狀 、與組合物，及電化學電池中溶液之本性與濃度而定。通 常，電流量越大則反應時間越短，反之亦然。然而，如果 電流量太大，則可能發生不欲副反應或電力消耗過量。同 樣地，如果電流量太小，則不發生反應或反應太慢。通常 熟悉此技藝者可易於使用電化學原理，如法拉第定律，決 定特定電池之適當電流量。 可分批或連續地進行電解以產生離子液體。如果分批進 行電解，則通常施加電流直到已形成所需量及純度之離子 液體。其經常藉由使用指示反應程度之裝置決定。一種此 種裝置為pH計。如果連續地進行電解，則隨反應進行添 補起始溶液且可連續地回收所需產物。離子液體回收過程 之額外步驟為在蒸發水之前去除殘餘之酸（例如，乙酸）。 酸可藉陰離子交換樹脂去除。 離子液體回收 離子液體可藉任何適合之裝置回收，其中最有效者視離 -11 - 200303231 發明說明續頁 ⑻ 子液體之型式與所需純度及電池之型式而定。較佳回收裝 置包括轉動蒸發或蒸餾、共沸蒸餾、結晶、過度蒸發、乾 燥劑、及反滲透壓。 母體法

上述使用電解產生離子液體之方法之變化涉及在電化 學電池中產生離子液體之母體溶液，將母體溶液轉化成所 需離子液體及回收之。可藉電解產生之適合母體溶液包括 ，例如，包含如氫氧化物、>5炭酸基、碳酸氫基、乙酸基、 與甲酸基之陰離子之溶液。特佳溶液包含錯氫氧化物。-此 方法敘述於，例如，美國專利4,714,530 ; 5,853,555 ; 5,968,338 ; 與5,951，845，其全部併入作為參考。一但經電解製造母體溶 液，則其可藉化學或其他任何適合之裝置轉化，以產生所 需之離子液體。特佳轉化法使用酸，如乙酸、硝酸、三氟 甲磺酸、甲烷磺酸、或硫酸。 電化學製造方法之離子液體之特徵

本發明之方法產生之離子液體之純度經常大於98，較佳 為大於99，更佳為大於99.9%，最佳為大於99.99%。其表示可 製造許多種具有少於100 ppm函化物（例如，氯化物）及少於 20 ppm鈉雜質之離子液體。其對需要高純度材料之方法為 有利的，如在電子工業。 以下之實例並不意圖限制本發明，而是緊意圖描述一些 本發明可使用之特定方式。 實例1 依序使用陽極、雙極薄膜、及陰離子交換薄膜、及陽離 -12- 200303231 (9)

子交換薄膜、及陰極，構成四室電池。雙極薄膜為Tokuyama Soda製造之BP-1，陰離子薄膜為亦為Tokuyama Soda製造之AMH ，及陽離子交換薄膜為DuPont之Nafion 117。電池裝有1加佘之 以下：在第一室為1M NaOH溶液，在第二室為1M氫氯酸溶 液，在第三室為2 Μ氯化1-丁基-3-甲基咪唑鹽，及在第四 室為0.1 Μ氫氧化1- 丁基-3-甲基咪唑鹽溶液。電極大小為10 X 10公分且陽極由塗氧化銀之鈥構成（尺寸安定陽極，或DSA) ，及陰極為鎳板。電極可為單極或雙極設計。 將8 Α之電流施加於電池，·及使用離心泵將溶液再循-環 。將水加入氫氯酸溶液以將其濃度保持在1 Μ。將85%氯化 ΒΜΙΜ連續地加入第三室以在此室維持2 Μ之濃度。施加電 流直到第四室中之氫氧化1- 丁基-3-甲基咪唑鹽濃度升至 1.2 Μ，此時自電池去除陰極電解質溶液。其然後以磷酸中 和及在轉動真空下濃縮而產生最終產物，磷酸二氫1-丁基-3-甲基咪唑鹽。其純度為100 ppm氯化物及9.22% Η20。 實例2

在第二實例中，使用DSA陽極、陽離子交換薄膜（得自 DuPont之Nafion 902 )及Ni陰極構成二室電池。將10公升2 Μ氯 化1-丁基-3-甲基咪唑鹽與1.5 Μ乙酸各加入兩個室中，及對 電池施加10安培電流，直到含乙酸之溶液之pH升至7.0。 然後自電池去除陰極電解質，及如上所述藉轉動蒸餾去除 水而隔離乙酸1- 丁基-3-曱基咪唑鹽產物。產率為70%且具 有329 ppm鋼與893 ppm C1。產物亦含19%水，其不易藉真空蒸 發去除。然而，乙酸1- 丁基-3-甲基咪唑鹽產物可藉共沸蒸 -13 - 發明說明續頁 200303231 (ίο) 館進一步乾燥。在圓底燒瓶中將濕產物加熱至回流，其裝 有加入苯之迪一史閘。在閘中不再收集到水時，藉轉動蒸 發去除苯。產物現在含<0.5% H20。 實例3

在第三實例中，使用陽極、陽離子交換薄膜、陰離子交 換薄膜、及陰極構成三室電池。將3公升氯化1- 丁基-3-甲 基咪唑鹽之2 Μ溶液加入第一室，及將3公升HN〇3之3 Μ溶 液加入第二室中，及將0.5公升1 Μ ΚΟΗ加入第三室。對電 池施加電力，直到含硝酸溶液-之pH升至7.0，此時停止電-解 且自電池去除第二溶液。將85%氯化BMIM連續地加入第一 室以在電解時在此室維持2 Μ之濃度。第二溶液通過弱鹼 離子交換樹脂以去除殘餘之硝酸，然後在轉動真空下蒸發 。以51%產率得到產物，硝酸1- 丁基-3-甲基咪唑鹽，而且 含 418 ppm 鉀、852 ppm 氯化物、及 3.24% H2〇。 實例4

在第四實例中，依序使用陽極、雙極薄膜、及陰離子交 換薄膜、及陽離子交換薄膜、及陰極，構成四室電池。雙 極薄膜為Tokuyama Soda製造之BP- 1，陰離子薄膜為亦為 Tokuyama Soda之AMH，及陽離子交換薄膜為DuPont之Nafion 117 。電池裝有1加侖之以下：在第一室為1M NaOH溶液，在. 第二室為1M氫氯酸溶液，在第三室為氯化N-甲基-N-丙基 吡咯啶鹽之2M溶液，及在第四室為四氟硼酸之2M溶液 。電極大小為10 X 10公分且陽極由塗氧化銥之鈦構成（尺 寸安定陽極，或DSA )，及陰極為鎳板。電極可為單極或雙 -14- 200303231 00 發明說明續頁 極設計。 將10 A之電流施加於電池，及使用離心栗將溶液再循環 。將水加入氫氯酸溶液以將其濃度保持在1 Μ。將85%氯化 Ν-甲基-Ν-丙基吡咯啶鹽連續地加入第三室以在此室維持 2 Μ之濃度。將陰極電解質溶液保持在電池中直到pH升至 7.0，此時將其去除。溶液然後在轉動真空下加熱而產生最 終產物，四氟硼酸N-甲基-N-丙基吡咯啶鹽。

實例5 在第五實例中，依序使用陽極、雙極薄膜、及陰離子交 換薄膜、及陽離子交換薄膜、及陰極，構成四室電池。雙 極薄膜為Tokuyama Soda製造之BP- P陰離子薄膜為亦為Tokuyama Soda之AMH，及陽離子交換薄膜為DuPont之Nafion 117。電池 裝有1加侖之以下：在第一室為1M NaOH溶液，在第二室

為氫氯酸之1 Μ溶液，在第三室為氯化肆（羥甲基）銹之2 Μ 溶液，及在第四室為二氧化碳之飽和溶液（藉由以C02在溶 液中連續地起泡而製造）。電極大小為10 X 10公分且陽極 由塗氧化銥之鈦構成（尺寸安定陽極，或DSA )，及陰極為 鎳板。電極可為單極或雙極設計。 將10 A之電流施加於電池，及使用離心篆將溶液再循環 。將水加入氫氯酸溶液以將其濃度保持在1 M。將固態氯化 肆（羥甲基）銹連續地加入第三室以在此室維持2 Μ之濃度 。電解持續直到陰極電解質中形成1 Μ之碳酸氫肆（羥甲基） 鳞溶液（pH 8.0 )，此時將其去除。然後將陰極電解質以乙酸 中和，如此散逸C〇2氣體且產生乙酸肆（羥甲基）銹之水溶 -15 - 發明袭明續頁 200303231 (12) 液。然後在轉動真空下將此溶液加熱而產生最終產物，乙 酸肆（羥甲基）銹。 實例6

在第六實例中，依序使用陽離子交換薄膜、陰離子交換 薄膜、陽離子交換薄膜、陰離子交換薄膜、及陽離子交換 薄膜，構成四室電池。陰離子薄膜為Tokuyama Soda之AMH， 及陽離子交換薄膜為DuPont之Nafion 117。電池裝有1加命之 以下：在第一室為0.1 Μ氯化鈉溶液，在第二室為氯化N-丁基吡啶鹽之2 Μ溶液，在第_三室為硝酸Ν- 丁基吡啶鹽·之 0.1 Μ溶液，及在第四室為硝酸鈉之2 Μ溶液。電流係使用 在外室中之電極通過電池室堆疊。電極大小為10 X 10公分 且陽極由塗氧化銥之鈦構成（尺寸安定陽極，或DSA )，其 相鄰第一室而插入且以雙極薄膜（Tokuyama Soda之BP- 1 )分開 。陰極為鎳板，其相鄰第四室而插入且以雙極薄膜分開。 電極可為單極或雙極設計。將電極室充填1 Μ氫氧化鈉溶 液。

將10 Α之電流施加於電池，及使用離心泵將溶液再循環 。將水加入氫氯酸溶液以將其濃度保持在1 Μ。將氯化N-丁基吡啶鹽之85%溶液連續地加入第二室以在此室維持2 Μ之濃度。將乙酸鈉之濃溶液加入第四室以將其濃度維持 在2 Μ。將第三室之溶液保持在電池中直到其達到2 Μ硝酸 Ν- 丁基吡啶鹽，此時將其去除。溶液然後在轉動真空下加 熱而產生最終產物，硝酸Ν- 丁基ρ比咬鹽。 實例7 -16- 發明號明續頁: < 、,νΎ、、 Λ * Λ VS ' 200303231 (13) 在第七實例中，依序使用陽極、雙極薄膜、陰離子交換 薄膜、及陽離子交換薄膜、及陰極，構成四室電池。陰離

子薄膜為Tokuyama Soda之AMH，雙極薄膜為Tokuyama Soda之 BP- 1，及陽離子交換薄膜為DuPont之Nafion 117。電池裝有1力口 侖之以下：在第一室為1.0 Μ氫氧化鈉溶液，在第二室為1 Μ 氫氯酸溶液，在第三室為氯化1-丁基-3-甲基咪峻鹽之2Μ 溶液，及在第四室為甲酸1- 丁基-3-甲基咪唑鹽之0.1 Μ溶液 。電流係使用在外室中之電極通過電池室堆疊。電極大小 為10 X 10公分且陽極由塗氧化銥之鈦構成（尺寸安定陽極 ，或DSA )，其相鄰第一室而插入。陰極為鏡板，其插入第 四室中。電極可為單極或雙極設計。

二氧化碳氣體之穩定流連續地經第四溶液起泡。將10 A 之電流施加於電池，及使用離心栗將溶液再循環。將水加 入氫氯酸溶液以將其濃度保持固定。將85%氯化1- 丁基-3-甲基咪唑鹽連續地加入第三室以在此室維持2 Μ之濃度。 在第四室提高甲酸1- 丁基-3-甲基咪唑鹽濃度直到其達到2 Μ，此時將水加入以將其濃度維持在2 Μ。自電池去除第四 室之溢流，及在轉動真空下加熱而產生最終產物，甲酸1-丁基-3-甲基咪唑鹽。 實例8 在第八.實例中，依序使用陽極、雙極薄膜、陰離子交換 薄膜、及陽離子交換薄膜、及陰極，構成四室電池。陰離 子薄膜為Tokuyama Soda之ΑΜΗ，雙極薄膜為Tokuyama Soda之 BP- 1，及陽離子交換薄膜為DuPont之Nafion 117。電池裝有1加 -17- 發明說明續頁 200303231 (14) 侖之以下：在第一室為1.0 Μ氫氧化鈉溶液，在第二室為1 Μ 氫氯酸溶液，在第三室為氯化（2-氧）-丙基-3-甲基咪唑鹽之 2 Μ溶液，及在第四室為甲酸（2-羥基）-丙基-3-曱基咪唑鹽 之0.1 Μ溶液。電流係使用在外室中之電極通過電池室堆 疊。電極大小為10 X 10公分且陽極由塗氧化銥之鈦構成（尺 寸安定陽極，或DSA)，其相鄰第一室而插入。陰極為鎳板 ，其插入第四室中。電極可為單極或雙極設計。

二氧化碳氣體之穩定流連續地經第四溶液起泡。將10 A 之電流施加於電池，及使用離心果將溶液再循環。將水加 入氫氯酸溶液以將其濃度保持固定。將85%氯化（2-氧）·丙 基-3-甲基咪唑鹽連續地加入第三室以在此室維持2 Μ之 濃度。在第四室提高甲酸（2-羥基）丙基-3-甲基咪唑鹽濃度 直到其達到2 Μ，此時將水加入以將其濃度維持在2 Μ。自 電池去除第四室之溢流，及在轉動真空下加熱而產生最終 產物，甲酸（2-羥基）丙基-3-甲基咪唑鹽。

實例9 在第九實例中，依序使用陽極、雙極薄膜、陰離子交換 薄膜、及陽離子交換薄膜、及陰極，構成四室電池。陰離 子薄膜為Tokuyama Soda之ΑΜΗ，雙極薄膜為Tokuyama Soda之 BP- 1，及陽離子交換薄膜為DuPont之Nafion 117。電池裝有1加 侖之以下：在第一室為1.0 Μ氫氧化鈉溶液，在第二室為1M 氫氯酸溶液，在第三室為氯化（2-氧）-丙基-3-甲基咪唑鹽之 2 Μ溶液，及將硫酸之2 Μ溶液加入第四室。電流係使用 在外室中之電極通過電池室堆疊。電極大小為10 X 10公分 -18- 200303231 (15) 且陽極由塗氧化銀之飲構成（尺寸安定陽極’或DSA )’其 相鄰第一室而插入。陰極為錄板，其插入第四室中。電極 可為單極或雙極設計。

將10 A之電流施加於電池，及使用離心泵將溶液再循環 。將水加入氫氯酸溶液以將其濃度保持固定。將85%氯化 (2-氧）-丙基-3-甲基咪唑鹽連續地加入第三室以在此室維 持2 Μ之濃度。在第四室提高硫酸氫（2-羥基）丙基-3-甲基 咪唑鹽濃度直到消耗所有之H2S04。然後自電池去除溶液， 及在轉動真空下加熱而產生最終產物，硫酸氫（2-經基）丙 基-3-甲基咪唑鹽。

-19-

Claims (1)

1. 200303231 拾、申請專利範圍 1. 一種在包含陽極與陰極之電化學電池中製備離子液體 之方法，此方法包含： (1) 將電池裝以第一溶液（其包含所產生離子液體之 所需陽離子），及第二溶液（其包含所產生離子液體之所 需陰離子）； (2) 使電池接受電解而在溶液中產生所需之離子液 體；及 (3 )回收離子液體。._ 2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中第一溶液包含 鑌鹽之水溶液。 3. 根據申請專利範圍第2項之方法，其中鑌鹽包含選自 由經取代或未取代銨、鱗、與锍所組成之群組之陽離 子。 4. 根據申請專利範圍第3項之方法，其中陽離子選自由 經取代或未取代ρ比咬鹽、”荅ρ井鹽、喊咬鹽、。比p井鹽、 味σ坐鹽、说σ坐鹽、違u坐鹽、17号峻鹽、三σ坐鹽、味σ圭淋鹽 、甲基说σ坐淀鹽、異4 σ坐鹽、異4 σ坐鹽、4 σ圭鹽、说。各 鹽、與異。塞吩鹽所組成之群組。 5. 根據申請專利範圍第3項之方法，其中陽離子為銨陽 離子，其經一或更多個選“自由烷基與芳基所組成之群 組之基取代。 6. 根據申請專利範圍第2項之方法，其中錯鹽包含選自 由鹵化物、氫氧化物、甲酸基、烷基硫酸基、三氟甲 200303231 申請專利範圍續頁 石美酸基、三氣乙酸基、全氣虎基複酸基、全氣纪基石黃 酸基、與甲基後酸基所組成之群組之陰離子。 7. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中第二溶液為水 溶液。 8. 根據申請專利範圍第7項之方法，其中水溶液選自由 有機鹽、無機鹽、有機酸、與無機酸所組成之群組。 9. 根據申請專利範圍第8項之方法，其中水溶液選自由 乙酸、硝酸、與其鹽所組成之群組。 10. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中離子液體為1見 水性離子液體。 11. 根據申請專利範圍第10項之方法，其中親水性離子液 體選自由BMIM乙酸鹽、BMIM硝酸鹽、與BMIM三氟甲 磺酸鹽所組成之群組。 12. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中離子液體係藉 蒸發、逆滲透壓、過度蒸發、結晶、蒸餾、共沸蒸餾、 及乾燥劑，由溶液中之離子液體回收。 13. 根據申請專利範圍第12項之方法，其中離子液體係藉 蒸發由溶液中之離子液體回收。 14. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中電化學電池藉 分隔裝置分隔成二或更多室。 15. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中分隔裝置選自 由薄膜、奈米多孔性材料、隔膜、與石綿所組成之群 組0 16.根據申請專利範圍第15項之方法，其中薄膜選自由陽 200303231 申請專利範圍續頁 離子交換薄膜、陰離子交換薄膜、與雙極薄膜所組成 之群組。 17. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中產生氣態副產 物。 18. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中氣態副產物為 氫、氨、二氧化碳、或氮。 19. 一種根據申請專利範圍第1項之方法之產物。 20. —種組合物，其包含具有大於99%之純度之離子液體。 21. —種在包含陽極^與陰極之電化學電池中製備離子液·體 之方法，此方法包含： (1 )將電池裝以（a)第一溶液，其在接受電解時產生所 產生離子液體之所需陽離子，及（b)第二溶液，其在接 受電解時產生所產生離子液體之所需陰離子； (2)使電池接受電解而在溶液中產生所需之離子液 體；及 (3 )回收離子液體。 22. 根據申請專利範圍第21項之方法，其中所產生離子液 體之所需陽離子包含鑌陽離子。 23. 根據申請專利範圍第22項之方法，其中鑌陽離子選自 由經取代或未取代按、鱗、與锍所組成之群組。 24. 根據申請專利範圍第23項^之方法，其中陽離子選自由 經取代或未取代P比咬鹽、塔ρ井鹽、P密咬鹽、7比ρ井鹽、 味σ坐鹽、Ρ比咬鹽、0塞σ坐鹽、σ坐鹽、三σ圭鹽、味也σ林鹽 、甲基Ρ比σ坐咬鹽、異邊σ圭鹽、異4 σ坐鹽、4 σ圭鹽、ρ比洛 200303231 申請專利範圍續頁 鹽、與異4吩鹽所組成之群組。 25. 根據申請專利範圍第21項之方法，其中水溶液選自由 有機鹽、無機鹽、有機酸、與無機酸所組成之群組。 26. 根據申請專利範圍第21項之方法，其中離子液體為親 水性離子液體。 27. 根據申請專利範圍第21項之方法，其中產生氣態副產 物。 28. —種根據申請專利範圍第21項之方法之產物。 29. —種在包含陽極。與陰極之電化學電池中製備離子液體 之方法，此方法包含： (1 )將電池裝以（a)第一溶液，其包含所產生離子液體 之所需陽離子，及（b)第二溶液，其在接受電解時產生 所產生離子液體之所需陰離子； (2)使電池接受電解而在溶液中產生所需之離子液 體；及 (3 )回收離子液體。 30. 根據申請專利範圍第29項之方法，其中所產生離子液 體之所需陽離子包含鑕陽離子。 31. 根據申請專利範圍第30項之方法，其中鑌陽離子選自 由經取代或未取代銨、銹、與锍所組成之群組。 32. 根據申請專利範圍第31項之方法，其中陽離子選自由 經取代或未取代P比咬鹽、塔0井鹽、P密咬鹽、α比η井鹽、 咪σ坐鹽、Ρ比峻鹽、7塞σ坐鹽、4 σ坐鹽、三峻鹽、咪。坐淋鹽 、甲基ρ比。坐咬鹽、異邊σ圭鹽、異崎σ坐鹽、崎峻鹽、7比洛 200303231 申請專利範圍績頁 鹽、與異違吩.鹽所組成之群組。 33. 根據申請專利範圍第29項之方法，其中水溶液選自由 有機鹽、無機鹽、有機酸、與無機酸所組成之群組。 34. 根據申請專利範圍第29項之方法，其中離子液體為親 水性離子液體。 35. 根據申請專利範圍第29項之方法，其中產生氣態副產 物。 36. —種根據申請專利範圍第29項之方法之產物。 37. —種在包含陽極。與陰極之_電化學電池中製備離子液1豊 之方法，此方法包含： (1) 將電池裝以（a)第一溶液，其在接受電解時產生所 產生離子液體之所需陽離子，及（b)第二溶液，其包含 所產生離子液體之所需陰離子； (2) 使電池接受電解而在溶液中產生所需之離子液 體；及 (3 )回收離子液體。 38. 根據申請專利範圍第37項之方法，其中所產生離子液 體之所需陽離子包含鑌陽離子。 39. 根據申請專利範圍第38項之方法，其中鑌陽離子選自 由經取代或未取代銨、銹、與锍所組成之群組。 40. 根據申請專利範圍第39項&之方法，其中陽離子選自由 經取代或未取代P比咬鹽、塔ρ井鹽、σ密咬鹽、比P井鹽、 咪峻鹽、说σ坐鹽、癌σ坐鹽、4 σ坐鹽、三σ坐鹽、咪咬0林鹽 、甲基说0坐淀鹽、異屬σ坐鹽、異σ号峻鹽、崎峻鹽、7比洛 200303231 申請專利範圍續頁 鹽、與異者吩鹽所組成之群組。 41. 根據申請專利範圍第37項之方法，其中水溶液選自由 有機鹽、無機鹽、有機酸、與無機酸所組成之群組。 42. 根據申請專利範圍第37項之方法，其中離子液體為親 水性離子液體。 43. 根據申請專利範圍第37項之方法，其中產生氣態副產 物。 44. 一種根據申請專利範圍第37項之方法之產物。 45. —種製備離子液^體之方法·，此方法包含： (1) 在電化學電池中產生離子液體之母體溶液； (2) 將母體溶液轉化成所需之離子液體；及 (3 )回收所需之離子液體。 46. 根據申請專利範圍第45項之方法，其中母體溶液包含 選自由氫氧化物、緩酸基、碳酸氫基、乙酸基、與甲 酸基所組成之群組之陰離子。 47. 根據申請專利範圍第45項之方法，其中轉化包含使用 酸。 48. 根據申請專利範圍第47項之方法，其中酸選自由乙酸 、硝酸、三氟甲磺酸、甲烷磺酸、與硫酸所組成之群 組。 49. 一種組合物，其包含離子j夜體，其中離子液體之純度 大於約98重量％。 200303231 陸、(一)、本案指定代表圖為：第_圖 (二）、本代表圖之元件代表符號簡單說明： 柒、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：