簡述

N,N-二乙基甲胺（N,N-Diethylmethylamine)的分子式為C₅H₁₃N，分子量為87.16，常溫常壓下表現(xiàn)為無色液體。實驗測定該物質(zhì)的部分物理數(shù)據(jù)如下：密度：0.72g/mL at 25°C (lit.)；熔點：-196 °C；沸點：63-65°C (lit.)；折射率：20/D 1.389(lit.)。

制備方法

文獻報道了一種在離子液體催化下經(jīng)管式反應器連續(xù)合成制備N,N-二乙基甲胺的方法，屬于有機功能單體制備技術領域。所述N,N-二乙基甲胺的制備方法包括以下步驟：(1)設定管式反應器的溫度到達反應溫度，然后利用柱塞進料泵將甲醇，二乙胺和離子液體催化劑泵入管式反應器內(nèi)，甲醇和二乙胺發(fā)生反應得到粗產(chǎn)品；(2)將粗產(chǎn)品泵入脫輕塔進行分離提純，將過量的二乙胺蒸出并冷凝接收，塔底產(chǎn)物再進入脫重塔，得到純凈的N,N-二乙基甲胺，塔底分離出的離子液體催化劑與水分層處理后可以重復使用。本發(fā)明的制備方法無需加入傳統(tǒng)方法中的堿性催化劑，無固廢產(chǎn)生，節(jié)能環(huán)保，且不需要高溫高壓，反應條件溫和[1]。

應用與研究

燃料電池是把燃料的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。其中，質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)使用一種固體聚合物膜作為電解質(zhì)，適用于作便攜式移動電源，對環(huán)境友好，是目前能源領域研究和開發(fā)的熱點。研究表明，N,N-二乙基甲胺可用作陰離子膜型燃料電池的燃料氣體用加臭劑原料。所述加臭劑含有選自由氨氣，三甲胺，三乙胺，N,N-二乙基甲胺，N,N-二丙基甲胺，N,N-二丙基乙胺，N,N-二異丙基甲胺，N,N-二異丙基乙胺，二甲胺，二乙胺，二丙胺，乙基甲基胺，丙基甲基胺，丙基乙基胺，甲胺，乙胺，以及丙胺組成的組中的至少1種或2種以上。該加臭劑燃燒后不生成有害的硫化合物，不使燃料電池的性能劣化，能夠檢測低濃度下的泄露，即使通過氣味以外的方法，例如目測也能檢測氣體的泄露[2]。此外，質(zhì)子交換膜(PEM)是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心，是一種選擇透過性功能高分子膜，主要起傳導質(zhì)子，絕緣電子，隔離氧化劑與還原劑的作用。燃料電池的輸出功率，電池效率以及成本都強烈地依賴于質(zhì)子交換膜。目前，PEMFC主要使用全氟磺酸膜，如Naifon@膜。盡管Nation@膜具有質(zhì)子導電率高，化學穩(wěn)定性好和機械強度高等優(yōu)點，但因這些優(yōu)點受溫度(<100℃)和加濕的局限，而且由于具有成本高，甲醇滲透率大和水管理困難等缺點，極大限制了PEMFC的應用。因此，研發(fā)出較高溫(>100℃)且不加濕條件下，導電性好，熱穩(wěn)定性高的膜材料具有重要意義。

離子液體由于具有低熔點，難揮發(fā)，高電導率，電化學窗口寬及良好的熱化學穩(wěn)定性等優(yōu)點，有望成為中溫PEMFC的理想電解質(zhì)。但是，由于液態(tài)電解質(zhì)，儲存運輸不方便，需要加入化學穩(wěn)定性固體，如SiO₂作為載體與離子液體可成為無機-有機質(zhì)子雜化膜。研究人員以硅氧烷為前驅(qū)體通過溶膠-凝膠法制備離子液體摻雜的無機-有機復合膜，確定其結構和熱穩(wěn)定性，研究了在無加濕條件下，離子液體的負載量以及溫度對復合膜電導率的影響，其主要結果如下: 1)以N-甲基咪唑，溴代正丁烷及硼氫化鈉為原料，通過兩步法合成室溫離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([Bmim]BF₄)；以N,N-二乙基甲胺，三氟甲基磺酸為原料，通過直接法合成室溫離子液體N,N-二乙基甲胺三氟甲基磺酸鹽([dema][TfO])；2)通過溶膠-凝膠法,以正硅酸乙酯(TEOS)為前驅(qū)體首次得到離子液體[Bmim]BF₄摻雜的光滑，透明，均勻的復合膜，同法得到[dema][TfO]摻雜的復合膜，膜厚皆為0.5～1.0mm；3)IR結果表明，硅膠與離子液體之間是以分子間的作用相結合，并非形成新的化學鍵；熱重-差熱(TG/DSC)分析結果表明，兩種復合膜熱分解溫度大于300℃，顯示出很好的熱穩(wěn)定性，適合中溫燃料電池的條件; 4)電導率測試結果表明，電導率與負載量和溫度具有正相關性。在150℃非加濕條件下，60%[Bmim]BF₄摻雜硅膠的電導率為1.3×10^-2S/cm，60%[dema][TfO]摻雜硅膠的電導率為1.6×10^-2S/cm。復合膜展現(xiàn)出良好的電導率，有望成為燃料電池質(zhì)子交換膜潛在的材料;   5)對于兩種離子液體[Bmim]BF₄和[dema][TfO]摻雜形成的無機-有機復合膜的電導率和活化能的比較的分析結果表明，離子液體的分子結構不同，對復合膜的質(zhì)子傳導機制的影響也不同，離子液體與無機基質(zhì)的相互作用越強，質(zhì)子傳導能越??；6)比較復合膜與Nafion膜的導電性，結果表明：在無加濕條件下，電導率的順序為：低溫(≤60℃)時，Nafion>硅烷-IL復合膜>IL/Nafion硅烷-IL復合膜，但是溫度高于80℃時，Nafion易分解，電導率順序為：硅烷-IL復合膜>IL/Nafion>Nafion。盡管IL/Nafion表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性，但是電導率較低。硅烷-IL復合膜在中溫且非加濕條件下電導率較高，熱穩(wěn)定性良好，但是膜的機械性能較差，有待于進一步改進。

參考文獻

[1]姚慧玲,李田田,王紅樂,等.一種N,N-二乙基甲胺的制備方法:CN202310413279.5[P].CN116444379B.

[2]根岸貴幸,渡邊伸.用于陰離子膜型燃料電池的燃料氣體用加臭劑,燃料氣體以及使用了陰離子膜型燃料電池的發(fā)電系統(tǒng):CN201580049524.2[P].CN107078324A.

[3]余鳳春.離子液體[Bmim]BF₄和[dema][TfO]復合膜的制備與性能研究[D].延邊大學,2013.