이온성 액체

 

이온성 액체란?

이온성 액체(ionic liquids, ILs)는 양이온과 음이온이 크기의 비대칭성으로 인하여 결정체를 이루지 못하고 액체 상태로 존재하는 물질을 말한다.

실온에서 액체가 되는 염을 이온성 액체(ionic liquid)라 부른다.

기존의 염의 특성과는 달리 100℃이하의 온도에서 액체로 존재한다. 이온성 액체는 이온 액체, 상온용융염 등으로 불린다. 특히 상온에서 액체로 존재하는 이온성 액체를 상온 이온성 액체(room temperature ionic liquid, RTIL)라 한다. 일반적으로 이온성 액체는 그림과 같이 질소를 포함하는 링 구조의 유기 양이온과 보다 작은 크기의 무기 음이온으로 이루어져 있는 용융염을 말한다.

이온성 액체의 장점은?

이온성 액체의 가장 큰 장점은 양이온과 음이온의 구조를 사용목적에 따라 선택적으로 합성하여 사용할 수 있다는 점이다. 즉 양이온과 음이온의 조합에 따라 다양한 물성을 얻을 수 있다. 다만 물성실험 자료가 부족하여 사용성에 애로점이 있다.

다음 그림은 이온성 액체의 대표적인 양이온과 음이온의 종류를 나타낸다. 양이온은 Morpholinium, Imidazolium, 4급 암모늄, 4급 포스포늄 등이 있으며 음이온으로는 Br-, Cl-, NO3-, BF4-, PF6- 등 수많은 음이온이 존재하는데, 이는 약 1,018종의 이온성 액체를 합성할 수 있을 정도의 많은 조합이다.

이온성 액체는 다양한 종류의 양이온과 음이온을 목적에 맞게 디자인하여 사용가능하기에 Designer material이라고도 불린다. 이온성 액체는 다음 표에서 보듯 낮은 휘발서, 열적 안정성, 높은 이온 전도서, 넓은 전기화학적 안정성, 낮은 증기압 등의 특성을 갖고 있어 여러 산업 분야에서 유기 용매와 같은 기존의 용매를 대체할 안전하고 친환경적인 용매로 각광을 받고 있다.