1.1.1 離子液體的定義與特點
一般物質存在形式有三種狀態[1]：氣態、液態和固態。三種狀態 之間隨溫度和壓力而變化。液體是指在常溫常壓下能夠自由流動的物 質；但從微觀上來說組成液體的質點並不相同，可分為分子和離子。
所以液體根據組成成分分為分子液體(molecular liquids)和離子液體 (ionic liquids；ILs)。分子液體的最小移動質點為分子，例如水，乙醇，
苯等各種有機溶劑均屬此類，而離子液體通常是由有機陽離子和無機 或有機陰離子所組成，是一種在室溫附近溫度下呈現液體狀態的鹽類，
其最小移動質點為離子。一般而言，由於離子液體中陽、陰離子組份 的體積差異很大，因而結構不對稱，且離子之間靜電作用力小，使離 子在室溫下能夠自由移動而呈現液態。典型離子液體中的陽離子組份 通 常 為 較 大 且 不 對 稱 的 有 機 物 ， 如 Imidazolium 、 pyridinium 、 ammonium、phosphonium 等（見圖 1-1）。而其陰離子組份主要則可 分成兩類，一類為多核陰離子，如 Al2Cl7−、Al3Cl10−、Au2Cl7−、Fe2Cl7−、
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Cu2Cl3−、Cu3Cl4−等，這類陰離子是由相應的路易士酸(Lewis acidity)
imidazolium pyridinium pyrazolium
pyrrolidinium ammonium phosphonium cholinium
圖 1-1 常見的離子液體陽離子組份[1]。
有別於一般傳統的溶劑，離子液體具有下列的諸多特殊性質，因 此被公認為理想的環境有善綠色溶劑(green solvents)。
(1) 熱穩定性佳，透過調整陽、陰離子的大小及結構，可以使得離子 液體在室溫或低於室溫的環境下呈現液體狀態，液體範圍大約為
−90 ∼ 400 oC。除了四烷基銨鹽以外，大多數離子液體都能在 300
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oC 左右保持穩定，例如[Emim]BF4的穩定溫度可達 300 oC。
(2) 較強的溶解能力，由於離子液體有較強的離子環境，能溶解許多 有機、無機、金屬有機化合物等材料，延長離子的壽命，例如 [RuCl6]3−、[ZrCl6]2−、[HfCl6]2−等這些在傳統分子中不穩定存在的 離子。
(3) 極低的蒸氣壓，離子液體間的庫倫作用力(Coulomb force)較一般 分子間的作用力大，即使在較高的溫度下，也不易揮發，故可以
(6) 強催化活性，離子液體可設計為酸性(acidic)或鹼性(basic)離子液 體，用以代替傳統酸鹼催化劑。也可以作為相轉移催化劑，可溶 解於不同溶劑，可以在不同溶劑之間攜帶催化劑進行相轉移催化，
有可能使原先不能進行的反應能夠進行，或者能使催化劑的活性 (activity)及選擇性(selectivity)提高。
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1.1.2 離子液體的分類
按照離子液體移動粒子(即陽離子)可將離子液體分為三類：有機 離子液體、配位離子液體和超分子離子液體。有機離子液體的陽離子 皆為有機離子，如咪唑類(imidazolium)、吡啶類(pyridinium)等常見離 子液體；配位離子液體的陽離子為配位離子，如過度金屬離子配合物、
其他金屬離子配合物等，配位離子液體特別適合做催化劑；超分子離 子液體的陽離子都是超分子離子，如胺根或四級胺鹽所形成的超分子 離子。離子液體的分類如圖 1-2 所示。
圖 1-2 離子液體的分類。
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有機離子液體又可以分為三類：質子(或 Brønsted)離子液體、