摘要:室溫離子液體的物理和化學性質相對穩定，具有結構可調的特性。作爲一種新功能材料廣泛用於納米材料的製備領城。本文就近幾年國內外相關研究進展，對室溫離子液體在無機納米材料製備中的應用進行綜述。
關鍵詞:離子液體;無機材料;納米材料
一、引言
隨着人們環境保護意識的不斷提高，從上世紀90年代起，綠色化學日益成爲化學科學發展的前沿分支，它要求從根本上消除化學化工過程對環境的污染。其中，室溫離子液體（room temperature ionic liquids, RTILs)作爲一種新興綠色溶劑，在化學和工業等許多領域受到了廣泛關注[1,2]。
室溫離子液體，是指室溫或接近室溫時呈液態的離子化合物，一般由體積相對較大的有機陽離子(如烷基咪唑鹽、烷基吡啶鹽、烷基季銨鹽、烷基季鹽、雜環芳香化合物及天然產物的衍生物等)和相對較小的無機或有機陰離子( 如[ PF6 ]-、[BF4 ]- 、[SbF6 ]- 、NO3- 、[AlCl4 ] -、[CF3SO3 ]- 、[CH3CO2 ]-、[CF3CO2 ]- 等)構成。它的熔點很低, 可以到-96℃：具有很寬的液態溫度範圍，甚至超過400℃仍然保持液態。其蒸氣壓幾乎可以忽略，不揮發，污染少，對環境友好，回收方便，在替代傳統的有機溶劑方面潛力巨大。它的電化學視窗寬(>5V)，導電性、導熱性和熱力學穩定性好，並且具有高的熱容和熱能儲存密度。其酸度、極性及雙親性可控，能與不同的化合物混溶。這些獨特的物理化學性質及功能使RTILs成爲一類備受關注的新型介質和材料。
早在1914年，Sudgen等就報道了有機鹽硝酸乙基銨(EAN)在室溫下爲液態。1948年，乙基吡啶溴化物-三氯化鋁(C-PyBr2-AlCl3 ) 標誌着AlCl3 型離子液體的誕生。1982年，隨着1-乙基-3-甲基咪唑氯化物-三氯化鋁([Emim]Cl-AlCl3 )的發現，對RTILs的研究逐漸增多起來,包括電化學、催化、有機合成和化學分離萃取等。1992年，1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([Emim][BF4])這種非AlCl3 型離子液體出現後，研究迅猛發展。近年來RTILs已被成功地引入到清潔能源、生命科學、功能材料製備以及一些特殊的應用領域，成爲自然科學和技術研究領域中的熱點之一。國際國內也出現了不少介紹RTILs及其應用的綜述性文章[3-13]，國內的科研人員已開展了RTILs在催化[6,10]、納米材料製備[14,15]和電化學[16]等方面的應用研究工作。
相對室溫離子液體在有機方面的廣泛應用,用室溫離子液體制備無機納米材料的報道則相對較少。納米材料具有特殊的力學、光學、電學、磁學以及生物學特徵,而納米材料的特殊性能是由於其特殊結構所決定的。製備不同結構的納米材料,並探究其潛在的應用價值,已成爲近年來的研究熱點。由於傳統制備納米材料的方法中多用到各種有機溶劑或模板,對反應條件的要求也相當苛刻,找到一種簡便、有效、綠色的合成方法成爲人們追求的目標,而室溫離子液體正好滿足以上要求，本文就室溫離子液體在無機納米材料製備方面的應用進行綜述。
二、金屬的納米粒子
一般情況下金屬的納米粒子都可以透過常規的化學還原方法在離子液體中製得，而且這樣製得的納米粒子通常呈球形。張晟卯等[17]報道了一種在室溫離子液體介質中室溫常壓還原AgNO3得到銀納米微粒的方法。實驗在室溫離子液體[Bmim]BF4中進行，製備的Ag納米微粒具有立方相結構，粒徑約爲20nm，作者認爲實驗中離子液體不僅作爲溶劑而且作爲修飾劑阻止了銀納米微粒的團聚。還有，納米鈀粒子室溫常壓下典型的製備方法[18]是將Pd(CH3CO2)2 和Phen(鄰二氮雜菲)?H2O溶解在[Bmim]PF6離子液體中，通入氫氣，化學還原二價鈀離子。此法得到的納米鈀粒子可以直接用來作催化加氫的催化劑，並且具有良好的催化活性和高選擇性，能夠重複利用。也有報道以HAuCl4 或Na2Pt(OH)6爲前驅物在硫醇離子液體中化學還原製備金和鉑納米粒子[19,20]，結果表明離子液體在金和鉑納米粒子的形成過程中起着介質作用，而且金和鉑納米粒子的粒徑非常小，一般在5nm 以下，粒徑的大小和均勻程度取決於離子液體中硫醇基團的數量和位置。另外，在離子液體中於室溫常壓條件下利用化學還原還可以製得銠納米粒子和銥納米粒子[21]等。
利用熱分解的方法也是製備納米粒子的有效途徑。如常壓下在[Bmim]PF6 離子液體中加熱分解有機鉑的化合物就可以製得鉑納米粒子[22]，其粒徑大小一般在2～3nm，且此法得到的鉑納米粒子有着良好的催化能力，催化效果要強於普通的PtO2，而且可以重複利用。
Li等[15]應用微波輔助離子液體法提出了一種製備大尺寸金納米片的新方法，在沒有使用任何模板劑的情況下，將HAuCl4?3H20與[Bmim]BF4混合，在2．45GHz、126W微波輻射10min，成功合成尺寸大於30μm、厚度約爲50nm的單晶金納米片。如果改用離子液體[Bmim]PF6，利用微波加熱同樣可以生成大尺度的金納米片，然而，在相同實驗條件下，微波加熱HAuCl4?3H2O的乙二醇溶液只能得到金的納米顆粒，沒有金納米片生成。由此推斷，大尺度金納米片的形成與咪唑基離子液體透過氧鍵形成的二維多聚結構密切相關。因此，在微波輻射下離子液體不僅作爲微波吸收介質快速到達反應溫度，而且起到了模板作用，誘導金納米片形成片狀結構。此外，Ren等[23]報道了在含羥基的離子液體[C3OHmim]BF4中，在不加入任何助劑的情況下合成了八面體形的金納米結構。
此外，還可以在離子液體中一步直接合成納米粒子，例如CoPt合金納米線[24]就是由醋酸鉑、醋酸鈷和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)在[Bmim][(CF3SO3)N]([Bmim][Tf2N])離子液體中直接生成的。
三、金屬納米氧化物
將室溫離子液體與微波反應條件結合，可以製備出具有特殊形貌的金屬氧化物，如不同形貌的ZnO、CuO、Co2O3、SnO2、TiO2等。在反應過程中，透過對反應條件和離子液體陽離子和陰離子結構的調控，可能導致反應體系不同的微波吸收速率，從而引起氧化物形貌的變化。Zhu等[25]在室溫離子液體[Bmim]BF4中微波加熱合成出花狀和針狀ZnO結構；曹潔明等[26-28]則報道了在離子液體[C20Hmim]C1中合成出由平均厚度爲50 nm，長度爲幾百納米的`納米片從中心放射成長而成的花狀ZnO聚集體，研究表明，離子液體陽離子和陰離子的不同，導致了對微波吸熱速率的不同，從而引起了ZnO的形貌變化，另外，透過延長加熱時間，發現片狀的聚集體有向棒狀聚集體發展的趨勢。
利用微波輔助離子液體法也得到了不同形貌的CuO微／納米結構，如CuO納米片、納米晶須[29]、納米葉[30]、納米花和納米棒[31-32]等。在反應過程中，離子液體除作爲優異的微波吸收劑而大大縮短反應時間外，還起到了表面活性劑或包覆劑的作用，