HOME材料・素材・技術分野 > イオン液体テクノロジー

イオン液体テクノロジー


 

 イオン液体はその特異な物理化学的特性ゆえに様々な分野に応用されています。グリーンケミストリーとしての化学用触媒や不斉合成等の精密有機合成化学の分野、疎水性イオン液体と水の二相性を利用した分離抽出などの化学工学分野、イオン伝導体としてのリチウム電池や燃料電池、太陽電池、電気二重層キャパシタなどの電気化学エネルギー分野などに利用する研究も盛んになってきています。特に電解質用途では、イオン液体の高イオン伝導性、耐熱性、不揮発性と言った特徴が過酷な高温環境においても安全性の高い電解質が得られると期待されています。
 本調査レポートは、イオン液体に関する下記の項目に重点をおいて、一般的性質、特性、合成法をはじめ、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・特徴と物性
  ★イオン液体の合成法・材料・精製法
  ★イオン液体の特性(熱的・電解質・潤滑・その他特異的な特性)
  ★イオン液体の応用(化学反応場、抽出分離精製、電気化学デバイス、電析など)

    
    □体裁 A4判266ページ
    □価格 本体68,000円+消費税
    □送料 弊社負担
    □発行 2013年8月

章 目 次

 

第1章 序論
第2章 イオン液体の新しい合成法
第3章 イオン液体の物性と特性に関する動向
第4章 化学反応場へのイオン液体の利用技術
第5章 分離、精製、抽出操作へのイオン液体の利用技術
第6章 電気化学デバイスへの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 その他のイオン液体の応用
第9章 イオン液体に関する最近の特許


詳 細 目 次

 
第1章 序論 1
 1.1 イオン液体とは 1
 1.2 イオン液体の基礎物性と現状 2
  1.2.1 熱物性 2
  1.2.2 極性 2
  1.2.3 粘度 3
  1.2.4 水との混合 3
  1.2.5 イオン液体の応用例 3
 1.3 イオン液体の一般的な性質・特徴 4
  1.3.1 イオン液体の現状と課題 4
  1.3.2 イオン液体の分子構造と物性との関連性 5
  1.3.3 イオン液体の構造と特徴 7
   (1) イオン液体の特異な物性と表面・界面構造の関連性 7
   (2) イオン液体と分子性液体の物性値の比較 7
   (3) イオン液体の構造 8
   (4) イオン液体の液相−固相間の構造相転移のメカニズム 11
   (5) イオン液体の電解質特性 13
   (6) イオン液体の潤滑特性 15
 1.4 イオン液体の期待される用途・応用分野 18
  1.4.1 イオン液体の市場動向 18
   (1) 化学分野における開発動向 19
   (2) 電気化学デバイス分野における開発動向 22
   (3) 企業・研究機関の主な動向 22
  1.4.2 イオン液体の課題と展望 24
   (1) イオン液体の課題 24
   (2) イオン液体研究の今後と展望 24
  第1章 引用文献 25
   
第2章 イオン液体の新しい合成法 27
 2.1 イオン液体の合成法の現状と問題点 27
 2.2 イオン液体の機能・品位の向上 27
  2.2.1 イオン液体の高品位化の検討 27
  2.2.2 高機能溶融塩の開発と応用 29
   (1) 不揮発性フルオロハイドロジェネート塩の発見 29
   (2) 不揮発性フルオロハイロジェネート塩の微細構造と特性 30
   (3) 電気化学デバイス用電解液への応用 31
  2.2.3 イオン液体への機能性付与 33
   (1) イオン液体への機能性付与方法 33
   (2) 電気化学デバイスに対する機能の検討 33
   (3) バイオサイエンス分野に対する機能 34
   (4) 医学・薬学分野に対する機能 35
  2.2.4 反応媒体としてのイオン液体のアニオン構造 35
   (1) 近年報告されたイオン液体のアニオン構造例 35
   (2) カンファースルホネートをアニオンとするイオン液体 36
   (3) アニオン−カチオン相互作用の評価 36
   (4) Diels-Alder反応による媒体評価(エンド選択性) 36
   (5) まとめ 37
 2.3 イオン液体の機能創成と応用 37
  2.3.1 水酸基含有イオン液体の特性と応用 37
   (1) プロトン伝導性プラスチッククリスタルの特性 37
   (2) 水酸基含有イオン液体に対する酸添加の効果 39
   (3) 水酸基数の効果の検討 40
  2.3.2 イオン液体の光化学的特性 40
   (1) イオン液体の光化学反応場としての特性 40
   (2) アゾ色素イオン液体の光化学的性質 41
  2.3.3 メタロセン系磁性イオン液体の合成と物性 43
  2.3.4 スルホン酸型イオン液体を活用したポルフィリン合成 44
   (1) 粘性、親水性、疎水性とTPPの収率 45
   (2) 酸触媒能とTPPの収率 47
   (3) スルホン酸を有するイオン液体/ジクロロメタン二相によるTPP合成 47
  2.3.5 イオン液体を利用した有機非線形光学結晶の合成 47
  2.3.6 イオン液体と高分子を組み合わせた材料開発 49
   (1) 新しい耐熱性ゲル 49
   (2) イオン液体中の高分子の相変化 50
   (3) イオン液体中へのコロイド分散 52
   (4) ソフトガラスと構造色 52
  第2章 引用文献 53
   
第3章 イオン液体の物性と特性に関する動向 55
 3.1 イオン液体の物性と特性に関する研究の現状 55
 3.2 熱的特性 55
  3.2.1 イオン液体の特異な熱挙動 55
   (1) 可逆的凝固と融解 55
   (2) リズム的な融解・凝固過程 57
   (3) 間歇的結晶化 59
  3.2.2 イオン液体の広い液体温度領域の利用 60
   (1) 新しいスマートゲル 60
   (2) 温度応答性ナノゲルシャトル 60
   (3) 高温で機能するゲル 61
 3.3 電解質特性 62
  3.3.1 イオン伝導性 62
  3.3.2 電気化学デバイス用の電解液としての可能性 63
  3.3.3 有機イオン性プラスチッククリスタル 66
 3.4 潤滑特性 67
  3.4.1 イオン液体添加高分子複合材料の潤滑特性 67
   (1) サンプルの作製 68
   (2) イオン液体添加高分子複合材料の摩擦特性 68
   (3) イオン液体添加高分子複合材料の構造 70
   (4) 自己潤滑コーティング材への適用 70
  3.4.2 潤滑特性と添加剤による改善 71
   (1) 潤滑油基油としてのイオン液体の性能 71
   (2) 添加剤による潤滑特性の改善 72
 3.5 光化学的特性、イオン伝導性 73
  3.5.1 スチルベンイオン液体の光化学的特性 73
   (1) イオン液体への光機能性の導入 73
   (2) スチルベンイオン液体の光特性の制御 73
   (3) イオン液体中の励起状態テトラメトキシスチルベンの挙動とイオン液体の構造 74
  3.5.2 固相近傍におけるイオン伝導性 75
   (1) 固相近傍におけるイオン液体のイオン移動と熱物性 75
   (2) 固体の表面物性に対する電気伝導度と活性化エネルギーの依存性 76
   (3) 酸(プロトン)添加系における固相の影響と電気伝導 77
 3.6 その他の特異的特性 79
  3.6.1 CO2共存化でのイオン液体のマクロ物性 79
   (1) CO2と組み合わせた技術 79
   (2) 物性値のデータベース 79
   (3) イオン液体-CO2系相平衡と溶質の分配係数 81
  3.6.2 イオン液体を利用したCO2分離膜モジュールと水素製造 81
   (1) 高純度水素製造技術とCO2分離技術 81
   (2) イオン液体含浸膜の開発とガス透過性 82
   (3) イオン液体含浸液膜のモジュール化 84
  3.6.3 イオン液体のイオン間相互作用 85
   (1) イオン間相互作用の研究とab initio分子軌道法 85
   (2) イオン対の安定構造と静電力 85
  3.6.4 イオン液体の吸着および会合挙動 86
  3.6.5 イオン液体中における界面活性剤の会合体形成 88
   (1) イミダゾリウム系イオン液体中におけるTween20の会合体形式 88
   (2) イオン液体中におけるPOE系非イオン界面活性剤の曇点 91
  3.6.6 極端条件下におけるイオン液体−水混合溶液の挙動 92
   (1) ガラス転移挙動 92
   (2) ラマンスペクトル変化 94
  第3章 引用文献 95
   
第4章 化学反応場へのイオン液体の利用技術 97
 4.1 イオン液体の特性と研究動向 97
  4.1.1 イオン液体中における化学反応の特徴 97
   (1) 溶媒の粘度と異性化反応速度との関係 97
   (2) 溶質分子の冷却速度と溶媒の熱拡散定数との関係 98
   (3) 溶媒和ダイナミクスと反応速度 99
  4.1.2 イオン液体を反応場とする高分子合成 100
   (1) 連鎖重合 100
   (2) 遂次重合 101
   (3) 開環重合 102
   (4) 解重合による原料モノマーの回収 103
 4.2 有機化学反応の溶媒 103
  4.2.1 酵素反応への応用 103
   (1) イオン液体を用いる酵素リサイクル反応システム 104
   (2) イオン液体による光学分割 105
  4.2.2 イオン液体中でのプロテアーゼによるペプチド合成 106
   (1) プロテアーゼの特徴 107
   (2) イオン液体中におけるプロテアーゼの活性 107
   (3) イオン液体中におけるペプチド酵素合成法 109
  4.2.3 リパーゼ活性化と酵素反応 110
   (1) イオン液体を用いるリパーゼ活性化 110
   (2) 酵素反応に適するイオン液体の開発 110
  4.2.4 セルロース系バイオマスのイオン液体処理技術 112
   (1) バイオマスの分類とイオン液体 112
   (2) イオン液体を利用した結晶化セルロースの酵素糖化 113
   (3) 実バイオマスのイオン液体による前処理と残渣率 114
 4.3 多糖反応への応用 115
  4.3.1 イオン液体を一成分とする天然多糖からの複合材料 115
   (1) セルロースあるいはセルロース/デンプン、セルロース/キチンとイオン液体との複合化 115
   (2) 食品ハイドロコロイドとイオン液体との複合化による材料創製 117
  4.3.2 イオン液体を用いた無水糖の新規製造方法 118
   (1) イオン液体中での糖類のマイクロ波加熱による無水糖の生成 119
   (2) 無水糖の応用 120
 4.4 イオン液体と超音波を組み合わせたバイオマスの前処理方法 121
  4.4.1 イオン液体と超音波によるリグノセルロースの前処理 122
  4.4.2 イオン液体固定化触媒の化学反応への応用 123
   (1) イオン液体固定化触媒の作製法 124
   (2) イオン液体固定化触媒の応用 125
  4.4.3 シリカゲル固定酸性イオン液体(ILIS)の触媒機能 125
   (1) 酸性イオン液体とその触媒活性 126
   (2) ILIS触媒を用いた合成反応例 126
  4.4.4 SILP触媒による揮発性有機化合物の酸化分解 127
   (1) 金属の触媒効果 127
   (2) 金属濃度と分解速度 129
  4.4.5 イオン液体を用いる鉄触媒反応 130
  第4章 引用文献 132
   
第5章 分離、精製、抽出操作へのイオン液体の利用技術 134
 5.1 イオン液体を用いたガス分離・精製技術 134
  5.1.1 イオン液体のガス吸収特性 135
  5.1.2 イオン液体を用いたCO2分離・精製テスト 136
 5.2 新規イオン液体を用いたレアアースリサイクル技術 136
  5.2.1 高濃縮回収プロセス 137
  5.2.2 電気泳動プロセスによるレアアースの回収率 138
 5.3 イオン液体含有高分子膜によるVOCs選択透過除去 140
  5.3.1 VOCsを除去するPV法と膜の構造設計 140
  5.3.2 イオン液体含有高分子によるVOCs選択透過除去 141
 5.4 2-ピリジンアルドキシム/イオン液体によるNi2+の抽出 143
  5.4.1 抽出操作と結果 143
  5.4.2 2PA/[bmim][PF6]抽出系におけるNi2+の抽出メカニズム 144
 5.5 イオン液体キレート抽出系における金属イオンの抽出挙動 146
  5.5.1 抽出実験方法と実験結果 147
  5.5.2 抽出相イオン液体間での比較 148
  5.5.3 8-ヒドロキシキノリン誘導体-[bmim][PF6]系による2価金属イオンの抽出 148
  第5章 引用文献 150
   
第6章 電気化学デバイスへのイオン液体の利用技術 151
 6.1 リチウムイオン電池 151
  6.1.1 リチウムイオン二次電池の構成と要求条件 151
  6.1.2 クロロアルミネート系イオン液体の電解液としての検討 152
  6.1.3 イオン液体の電解液特性に及ぼす置換基の効果と課題 154
   (1) イミダゾリウムカチオンへの置換基導入効果の検討結果 155
   (2) 混合液体中における特性 156
   (3) 電極表面過程のレート特性に及ぼす影響 157
  6.1.4 リチウムイオン液体の電解質としての可能性 158
   (1) ポリオキシエチレン構造をアニオン構造に導入したリチウムイオン液体 158
   (2) リチウムイオン配位子−リチウム塩錯体の溶融錯体からなるリチウムイオン液体 160
  6.1.5 リチウムイオン電池の負極特性の改善策 160
   (1) FSI系イオン液体のLiイオン二次電池への適用 161
   (2) Liイオン挿入/脱離反応に対するFSIアニオンの効果 162
  6.1.6 黒鉛電極との充放電挙動および充放電可逆性の検討 163
   (1) アニオン構造を変化させたイオン液体 163
   (2) 黒鉛系電極へのLiイオンの充放電(挿入・脱離)の可能性 165
   (3) 黒鉛電極中へのLiイオンの挿入・脱離に伴う電気化学的・熱的挙動 167
  6.1.7 イオン液体を電解液とするLiイオン電池の充放電性能 169
   (1) 実験方法 169
   (2) 充放電特性 169
   (3) 放電レート特性と今後の見通し 171
  6.1.8 イオン液体を電解液に用いたLi空気電池の試作 172
   (1) Li空気電池の原理 172
   (2) イオン液体を電解液に用いた試作電池の評価 173
 6.2 電気二重層キャパシタ 174
  6.2.1 電気二重層キャパシタと電解液 174
  6.2.2 脂肪族系イオン液体DEMEBF4を用いた電気二重層キャパシタ 174
  6.2.3 イオン液体を使用した電気二重層キャパシタ「N’s CAP」 176
 6.3 太陽電池(イオン液体を用いた色素増感太陽電池) 177
  6.3.1 色素増感太陽電池の構造 177
  6.3.2 ホスホニウム型イオン液体の物理化学特性 178
  6.3.3 ホスホニウム型イオン液体の電気化学的熱安定性 179
  6.3.4 ホスホニウム型イオン液体の色素増感太陽電池への応用 179
 6.4 燃料電池−プロトン性イオン液体を用いた無加湿中温型燃料電池 180
   (1) 最適なプロトン性イオン液体 181
   (2) プロトン性イオン液体の固体薄膜化 182
   (3) 無加湿発電試験 183
 6.5 その他の電気化学デバイス 184
  6.5.1 イオン液体を用いたP3HT有機トランジスタ 184
   (1) 動作メカニズムの検討 184
   (2) チャネル電位分布 185
  6.5.2 真空蒸着法によるイオン液体中単結晶の育成とFET特性 186
   (1) ペンタセン単結晶の育成と解析、評価 186
   (2) SC-FETの作製と評価 188
  6.5.3 イオン液体との複合構造をもつ熱電変換材料 188
   (1) 多孔質焼結体の作製と結果、評価 189
   (2) イオン液体複合体の電気抵抗率および熱拡散率 191
  6.5.4 ナノカーボンとイオン液体による電気化学アクチュエータ 191
   (1) バッキーゲルアクチュエータの構成と駆動原理 192
   (2) CNTの分散性の改良とイオン液体 193
   (3) 単層カーボンナノチューブの選択 194
  6.5.5 イオン液体を固定化した機能性カプセルと高感度化学センサ 195
   (1) 交互積層法による中空粒子の作製とイオン液体の内包 195
   (2) アンモニアガスセンサ特性 196
  6.5.6 イオン液体を介したITO基板上へのペンタセン薄膜の形成 197
   (1) イオン液体を介した真空蒸着法 197
   (2) ペンタセン結晶薄膜の作製 198
  第6章 引用文献 199
   
第7章 電析へのイオン液体の利用技術 202
 7.1 イオン液体の特徴 202
 7.2 室温イオン液体の合金電析用電解液への応用 202
  7.2.1 金属塩化物系RTILからの合金電析 202
  7.2.2 フッ化物系RTILからの合金電析 204
  7.2.3 中低温イオン液体を用いた還元拡散法によるCu合金形成 204
   (1) 還元拡散法による銅合金形成 205
   (2) 合金被膜の形成 206
  7.2.4 イオン液体を用いたチタンめっき 207
   (1) チタン電極を研磨して電位をアノード方向に掃引した場合 208
   (2) 電位掃引せずに高電位でアノード分極した場合 209
   (3) 機械研磨度とアノード溶解可能な電位 209
   (4) アノード溶解のメカニズム 211
  7.2.5 イオン液体中での量子線照射によるAu微粒子の形成 212
   (1) 低速電子線還元によるAu微粒子の形成 212
   (2) イオン液体種と微粒子サイズ・形状の関係 213
   (3) 液膜内におけるAu微粒子の形成 214
  7.2.6 AlCl3-EMIC室温イオン液体を用いた無電解Alめっき 214
   (1) めっき液の表面と断面 215
   (2) めっき浴安定性 217
  7.2.7 イオン液体へのスパッタ蒸着による金属ナノ粒子の合成 218
   (1) スパッタ蒸着法を用いるイオン液体中での金属ナノ粒子合成 218
   (2) 異なる金属の同時スパッタ蒸着による金属ナノ粒子の合成 219
   (3) Auナノ粒子の電極触媒への応用 219
  第7章 引用文献 220
   
第8章 その他のイオン液体の応用 222
 8.1 イオン液体を用いた電子顕微鏡観察法の開発 222
  8.1.1 イオン液体を用いた新しい電子顕微鏡観察法 222
  8.1.2 イオン液体を用いた生物組織の電子顕微鏡観察法 224
  8.1.3 イオン液体中での電極表面その場電子顕微鏡観察技術 228
   (1) 観察可能範囲の評価およびin situ観察セルの設計 228
   (2) リチウムデンドライト 229
  8.1.4 イオン液体のTEM(透過型電子顕微鏡)観察への応用 230
 8.2 イオン液体型DNAを用いたエレクトロミック表示素子の開発 230
  8.2.1 DNA膜中への高分子ビオロゲンの導入 231
  8.2.2 イオン液体型DNAに固定されたビオロゲンの酸化還元挙動 231
 8.3 イオン液体含有高分子膜を用いた苦味センサの開発 233
  8.3.1 実験方法 233
  8.3.2 イオン液体膜の基本味応答と親和性 234
 8.4 NMR信号を用いたイオン液体の不純物検出法 235
  8.4.1 水の化学シフト測定の不純物分析への利用 235
  8.4.2 NMRによるイオン液体不純物検出法の原理 236
 8.5 イオン液体を用いた出土繊維製品の調査法 237
  8.5.1 実験方法とSEM観察 237
  8.5.2 FT-IR測定結果 238
 8.6 イオン液体の文化財修復・修理材料への利用 239
  8.6.1 実験とイオン液体 239
  8.6.2 材料の前処理と実験の観察結果 240
  第8章 引用文献 240
   
第9章 イオン液体に関する最近の特許 242
 9.1 電気化学デバイス関係 242
 9.2 潤滑油関係 253
 9.3 イオン液体によるセルロースの処理 256
 9.4 イオン液体を用いた分離、抽出、回収技術 260
 9.5 新規のイオン液体製造方法 263


□ このページのトップへ
□ 材料・素材・技術分野の目次へ