イオン液体

　陽イオンと陰イオンのみから構成される塩であるにもかかわらず、常温で液体であるイオン液体(ionic liquid)は、次のような優れた特性により各分野で注目されています。
  1. 常温域あるいは幅広い温度域で安定な液体状態であるため、イオン液体の中では様々な反応を進めることが可能。
  2. カチオンとアニオンの組合せから様々な特性をもつ塩を創出することが可能。
  3. 不揮発性であり、難燃性。
  4. イオン伝導度が高く電位窓が広い。
　このような、優れた性質を兼ね備えているため、反応溶媒として、あるいは二次電池、キャパシタ、燃料電池などの電気化学デバイスの電解質として、その用途の可能性は計り知れません。
　 本書は、イオン液体(ionic liquid)に関する国内外の情報文献をもとに、下記の項目に重点をおいて、一般的性質、特性、合成法を始め、利用技術に関する研究動向、研究状況をまとめたものです。
  • イオン液体の定義、種類と構造、一般的性質・特徴
  • イオン液体の合成・精製法
  • イオン液体の物性・特性に関する研究動向
  • 化学反応場、抽出分離操作、電気化学デバイス、電析などへのイオン液体の利用技術の研究状況
  • 新しい機能材料としての開発状況
    • 　　　　□体裁　A4判　314ページ
    　　　　□定価　71,400円　(本体68,000円、消費税3,400円)
    　　　　□送料　弊社負担
    　　　　□発行　2007.10

    章 目 次

    第1章　序論
    第2章　イオン液体の合成法
    第3章　イオン液体の物性・特性に関する研究動向
    第4章　化学反応場におけるイオン液体の利用技術
    第5章　抽出分離操作におけるイオン液体の利用技術
    第6章　電気化学デバイスにおけるイオン液体の利用技術
    第7章　電析へのイオン液体の利用技術
    第8章　新しい機能材料としてのイオン液体の利用技術

    詳　細　目　次

    　 頁
    第1章　序論 1
    　1.1　イオン液体とは 1
    　1.2　イオン液体の一般的な性質・特徴 1
    　1.3　イオン液体の期待される用途・応用分野 1
    　1.4　イオン液体の歴史 4
    　　1.4.1　無機塩の低融点化 4
    　　1.4.2　イオン液体の発見と進化 4
    　1.5　イオン液体の種類と構造および特徴 5
    　　1.5.1　イオン液体の種類 5
    　　1.5.2　イオン液体の構造と特徴 6
    　引用文献 8
    　
    第2章　イオン液体の合成法    		 9
    　2.1　合成法の概要 9
    　　2.1.1　アニオン交換法(ハロゲン化アルキル法) 9
    　　2.1.2　エステル法 10
    　　2.1.3　酸中和法 10
    　　2.1.4　ブレンステッド酸性およびルイス酸性のイオン液体の合成 11
    　2.2　合成・精製法の具体例 12
    　　2.2.1　第4級アンモニウム系イオン液体の製造方法−東ソー 12
    　　2.2.2　フルオロハイドロジェネート系イオン液体の合成法 13
    　　2.2.3　高純度第4級アンモニウム系イオン液体の合成・精製−東洋合成工業 13
    　　2.2.4　ハロゲン化アルミニウム-1-メチル-3-エチルイミダゾリウムハライドの
    　　　　　　 製法−三菱化学、日新製鋼    		 16
    　　2.2.5　ヘキサフルオロタンタル酸-1-エチル-3-メチルイミダゾリウムの合成−
    　　　　　　三菱化学    		 17
    　　2.2.6　1-メチル-3-エチルイミダゾリウム1,2,3,4-テトラゾール塩の合成 17
    　　2.2.7　フルオロアルキル硫酸アニオンを含む疎水性イオン液体の合成・精製法−
    　　　　　　 カネカ    		 18
    　　2.2.8　テトラオクチルアンモニウムドデシル硫酸の製造方法−日華化学 21
    　　2.2.9　不斉原子を有する光学活性なイオン液体の製造方法−セントラル硝子 22
    　　2.2.10　イオン液体の脱水方法−日清紡績 26
    　引用文献 28
    　
    第3章　イオン液体の物性・特性に関する研究動向    		 29
    　3.1　はじめに 29
    　3.2　物性値に関する参考文献 30
    　3.3　イオン液体の融点 31
    　　3.3.1　融点に関する概説 31
    　　3.3.2　塩化アルミニウム系イオン液体の融点 32
    　　3.3.3　フルオロアニオン系イオン液体の融点 33
    　3.4　粘度・粘性率 33
    　　3.4.1　粘性・粘度に関する考察と報告 33
    　　3.4.2　低粘度化をめざした研究例 35
    　3.5　導電率(Conductivity)・イオン伝導度・電気伝導率 36
    　　3.5.1　各種イオン液体の導電率 36
    　　3.5.2　塩化アルミニウム系イオン液体の導電率 37
    　　3.5.3　フルオロアニオン系イオン液体の導電率−京都大学 37
    　　3.5.4　粘度と導電率の関係 38
    　　3.5.5　混合系の導電率 39
    　　　(1)　二酸化炭素による加圧効果 39
    　　　(2)　リチウム塩/イオン液体系の導電率と添加による効果 39
    　　　(3)　マグネシウム塩を含むポリマーイオンゲル電解質のイオン伝導性 40
    　　　(4)　α-Al2O3粉体/イオン液体共存系の導電率 40
    　　　(5)　イオン液体/有機溶媒混合系の導電率 40
    　3.6　電位窓 41
    　　3.6.1　電位窓概説 41
    　　3.6.2　電位の序列 41
    　　3.6.3　塩化物系イオン液体の電位窓 41
    　　3.6.4　フルオロアニオン系イオン液体の電位窓 42
    　　3.6.5　DEME系イオン液体の電位窓 43
    　　3.6.6　電位窓に及ぼす無機塩添加の効果 44
    　3.7　アニオンの複合化による電気化学的安定性の改善に関する研究 45
    　引用文献 45
    　
    第4章　化学反応場におけるイオン液体の利用技術    		 47
    　4.1　はじめに 47
    　4.2　有機合成反応の溶媒としての研究 48
    　　4.2.1　アルドール反応への応用 48
    　　4.2.2　ディールス・アルダー反応への応用 49
    　　4.2.3　アザ・ディールス・アルダー反応への応用 49
    　　4.2.4　アリル化反応への応用 50
    　　4.2.5　フリーデル・クラフツ反応への応用 50
    　　4.2.6　不斉還元反応への応用 51
    　　4.2.7　ヘック反応への応用 51
    　　4.2.8　芳香族分子の水添反応への応用 52
    　　4.2.9　アルキル化反応への応用 53
    　　4.2.10　1-ブテンの2量化反応への応用 53
    　　4.2.11　不斉エポキシ化反応への応用 53
    　　4.2.12　Horner-Wadsworth-Emmons反応への応用 54
    　　4.2.13　ニトロ化反応への応用 55
    　　4.2.14　フッ素化反応への応用 55
    　　4.2.15　ベックマン転位反応への応用 56
    　　4.2.16　バイリス・ヒルマン反応への応用 56
    　　4.2.17　リパーゼを用いる光学分割への応用 57
    　　4.2.18　生物化学的変換反応への応用 57
    　　4.2.19　高温下でのドミノ型反応への応用 57
    　　4.2.20　リフォマトスキー反応への応用 58
    　　4.2.21　アルケニル亜鉛試薬の合成反応への応用 59
    　　4.2.22　不斉アルドール反応への応用 60
    　　4.2.23　酵素反応への応用 60
    　　4.2.24　触媒反応への応用(触媒の固定化) 63
    　　　(1)　カルベン錯体の生成 64
    　　　(2)　カチオン性錯体、アニオン性錯体による固定 65
    　　　(3)　イオン性配位子による固定化 66
    　　　(4)　イミダゾール配位子による固定化 68
    　　4.2.25　超臨界二酸化炭素/イオン液体系反応場への応用 69
    　　　(1)　環状カーボネートの合成 70
    　　　(2)　環状ウレタンの合成 71
    　　4.2.26　光化学反応への応用 72
    　　　(1)　光反応の選択性に対するイオン液体の効果 72
    　　　(2)　反応速度定数に対するイオン液体の効果 74
    　4.3　有機電解反応への応用 75
    　　4.3.1　イオン液体中でのボルタンメトリー 75
    　　4.3.2　イオン液体中での有機電解合成 78
    　　4.3.3　イオン液体中での有機化合物の選択的電解フッ素化 78
    　　4.3.4　電性高分子の電解合成 83
    　4.4　化学反応触媒への応用 84
    　　4.4.1　フェロセンのアレーン交換反応 84
    　　4.4.2　カプロラクタム合成反応 85
    　引用文献 86
    　
    第5章　抽出分離操作におけるイオン液体の利用技術    		 90
    5.1　はじめに 90
    5.2　BMIm-PF6/水二相系の分配係数 90
    5.3　金属イオンの抽出分離 90
    　5.3.1　クラウンエーテルを用いた金属の抽出 91
    　5.3.2　希土類金属の抽出 91
    　5.3.3　新規の抽出剤を用いた金属の抽出 93
    引用文献 96
    　
    第6章　電気化学デバイスにおけるイオン液体の利用技術    		 98
    　6.1　はじめに 98
    　6.2　電気二重層キャパシタ 98
    　　6.2.1　はじめに 98
    　　6.2.2　電気二重層キャパシタ(EDLC)の現状と問題点 99
    　　6.2.3　アニオン複合イオン液体による電気化学的安定性の改善−
    　　　　　　九州大学機能物質科学研究所    		 99
    　　6.2.4　低温特性に優れたイオン液体の開発−三菱化学 104
    　　6.2.5　高温、低温でのEDLCの特性向上−日清紡績 110
    　　6.2.6　リチウムイオンを含むイオン液体を用いたEDLCの性能−山口大学 116
    　　6.2.7　イオン液体中における活性炭繊維電極のEDLC−群馬大学 120
    　第6章1,2節の引用文献 126
    　6.3　リチウムイオン二次電池 128
    　　6.3.1　はじめに 128
    　　6.3.2　リチウムイオン電池の現状と問題点 128
    　　6.3.3　イオン液体を用いたリチウム系電池の開発状況 129
    　　6.3.4　ロッキングチェア型Li二次電池用電解液−東京理科大学 134
    　　6.3.5　イオン液体への添加剤の添加による特性の改善−東京理科大学 135
    　　6.3.6　脂肪酸四級アンモニウム系イオン液体の評価−産業技術総合研究所 143
    　　6.3.7　イミダゾリウム塩系イオン液体の電解質適応評価−
    　　　　　　ジーエス・ユアサコーポレーション    		 148
    　　6.3.8　負極表面皮膜形成のための有機溶媒電解質添加の影響−九州大学 158
    　　6.3.9　リチウム系電池への適用に関するイオン液体の課題 162
    　第6章3節の引用文献 163
    　6.4　燃料電池 166
    　　6.4.1　はじめに 166
    　　6.4.2　燃料電池の現状と問題点 166
    　　6.4.3　HTFSI/Im系プロトン伝導性イオン液体の適応−横浜国立大学 167
    　　6.4.4　各種プロトン伝導性イオン液体の評価−横浜国立大学 172
    　　6.4.5　イオン液体、2EtHImBF4および2EtHImBF4複合膜の評価−横浜国立大学 180
    　　6.4.6　プロトン伝導性イオン液体中での白金上の酸素還元反応−横浜国立大学 187
    　第6章4節の引用文献 191
    　6.5　色素増感型太陽電池 192
    　　6.5.1　はじめに 192
    　　6.5.2　色素増感型太陽電池(DSC)の現状と問題点 192
    　　6.5.3　イオン液体を用いたDSCの開発研究状況 193
    　　6.5.4　イオン液体、EMIm-TFSIの評価、およびゲル化とセルの大型化−フジクラ 194
    　　6.5.5　イオン液体のゲル化による耐久性向上−九州工業大学、東芝 200
    　　6.5.6　高イオン伝導性フッ素系ゲル電解質を用いたDSC−
    　　　　　　奈良工業高専、弘前大学、イズミエンタープライズ    		 208
    　　6.5.7　イオン液体の分子設計とゲル化によるDSCの改良−富士写真フィルム 220
    　　6.5.8　イオン液体型高分子電解質を用いたDSC−横浜国立大学 231
    　第6章5節の引用文献 231
    　6.6　電気化学デバイス用のイオン液体に関する公開特許 234
    　　6.6.1　日清紡績 234
    　　6.6.2　ソー及びセントラル硝子 234
    　　6.6.3　東ソー 235
    　　6.6.4　産業技術総合研究所及びセントラル硝子 236
    　　6.6.5　日産自動車 236
    　　6.6.6　日立マクセル 237
    　　　(1)　低粘度化および低融点化を実現したイオン液体電解質 237
    　　　(2)　イオン液体を含む常温溶融塩型固体電解質 237
    　　6.6.7　本田技研工業 237
    　　6.6.8　産業技術総合研究所 238
    　　6.6.9　関東電化工業 238
    　　6.6.10　工業技術院 239
    　
    第7章　電析へのイオン液体の利用技術    		 240
    　7.1　はじめに 240
    　7.2　イオン液体からの電析の歴史と現状 241
    　　7.2.1　アルミナート系イオン液体を用いる電析 241
    　　7.2.2　非アルミナート系イオン液体を用いる電析 241
    　　7.2.3　脂肪族4級アンモニウムイミド型イオン液体からの電析 241
    　7.3　イオン液体を用いた金属の電析研究 245
    　　7.3.1　アルミニウムの電析−日新製鋼 245
    　　7.3.2　アルミニウムの配向電析−東京理科大学 257
    　　7.3.3　錫の電析−東京理科大学 267
    　　7.3.4　銅の電析−東京理科大学 276
    　　7.3.5　高純度銅の電析 −東京理科大学 289
    　　7.3.6　リチウムの電析−ステラケミファ 289
    　　7.3.7　コバルトの電析−慶応大学 295
    　7.4　イオン液体を用いた合金・複合材の電析研究 298
    　　7.4.1　非晶質Co-Zn合金の電析−東京理科大学 298
    　　7.4.2　Nb-Sn合金の電析−東京理科大学 300
    　　7.4.3　Nb-Al合金の電析−東京理科大学 301
    　　7.4.4　Al-Ni合金の電析−東京理科大学 302
    　　7.4.5　非晶質Al-Cr合金の電析−東京理科大学 303
    　　7.4.6　In-Sn合金の電析−同志社大学、九州工業大学 304
    　　7.4.7　Al-Cr-Ni合金の電析−北海道大学 307
    　　7.4.8　Al-カーボンナノチューブ複合材の電析−東京理科大学 311
    　引用文献 315
    　
    第8章　新しい機能材料としてのイオン液体の利用技術    		 319
    　8.1　潤滑剤としての利用 320
    　8.2　ソフトアクチュエータへの利用−奈良工業高専・松江工業高専 326
    　8.3　バイオ適応複合材への応用−中国・北京大学 328
    　8.4　カーボンナノチューブとイオン液体からなる複合材料−科学技術振興機構 332
    　引用文献 340
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