离子液体：绿色化学的新型介质

离子液体：绿色化学的新型介质

引用

中国科技网

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来源

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在应对全球气候变化和环境污染的挑战中，绿色化学技术正日益成为科技创新的重要方向。近年来，一种新型的绿色化学介质——离子液体，因其独特的物理化学性质和环境友好特性，正在成为化学工程领域的研究热点。中国科学院过程工程研究所研究员罗小燕及其团队在离子液体研究领域取得了突破性进展，特别是在二氧化碳捕集和催化转化方面，为绿色化学技术的发展开辟了新的路径。

离子液体是一种由阴阳离子组成的液体物质，具有低蒸汽压、高溶解度和可调控性强等特点，使其在化学反应中表现出优异的性能。与传统有机溶剂相比，离子液体不易挥发，减少了有害气体的排放，同时其结构可调性使得化学家能够根据特定反应需求设计出最合适的溶剂或催化剂，从而实现更高效、更环保的化学过程。

罗小燕团队在离子液体研究中的一项重要突破是开发了多位点协同作用的离子液体，用于二氧化碳的高效捕集。传统的碳捕集方法通常采用胺基吸收剂，每摩尔吸收剂只能捕集一摩尔二氧化碳。而罗小燕团队设计的新型离子液体通过多位点协同作用，能够实现每摩尔吸收1.6摩尔二氧化碳的高效捕集能力，打破了传统等摩尔捕集的限制。这种创新不仅提高了碳捕集效率，还显著降低了捕集成本，为工业应用提供了新的可能性。

离子液体在催化领域的应用是其最具前景的发展方向之一。罗小燕团队研究了多孔超交联聚合物固载离子液体（HCPs-IL）在催化二氧化碳与环氧化物环加成反应中的应用。这类催化剂具有无需溶剂、金属或助催化剂的特点，实现了真正的绿色催化过程。此外，离子液体在葡萄糖异构化制备果糖中的催化作用也显示出其在生物化学领域的应用潜力。通过设计具有适中碱性的胆碱苯酚盐离子液体，并结合硼酸钠作为保护剂，可以在温和条件下实现高效转化，这一发现为生物质资源的高值化利用提供了新的思路。

尽管离子液体在实验室研究中展现出优异的性能，但其大规模工业应用仍面临一些挑战。例如，离子液体的合成成本相对较高，需要进一步优化生产工艺以降低成本。此外，某些离子液体在长期使用中的稳定性问题也需要解决。然而，随着技术的进步和市场需求的推动，这些问题正在逐步得到解决。例如，中国科学院过程工程研究所牵头的“离子液体介导的丁烷高效氧化制顺酐新型催化剂和工艺过程”项目，通过10年的研究攻关，成功开发出具有自主知识产权的新型催化剂和成套绿色低碳技术，已在多家企业完成工程应用，取得了显著的生态效益和经济效益。

离子液体作为绿色化学的重要工具，正在为化学工业的可持续发展开辟新的道路。从二氧化碳捕集到催化反应，从实验室研究到工业应用，离子液体展现出广阔的应用前景。随着研究的深入和技术的成熟，离子液体有望在更多领域发挥重要作用，为实现碳中和目标和推动绿色化学发展作出更大贡献。