离子液体研究的惊人成果

本文刊载于《科学观察》2008年第3卷第1期P63-P64。

如果您喜欢，欢迎订购我刊。

本期10大热点化学论文中有4篇是对离子液体的研究，但只有论文1报道了有关离子液体的最新惊人研究成果。论文1指出离子液体可以蒸馏，这一论断恰恰与以前的假设完全相反，似乎也与离子材料所表现出来的行为不相一致。

犹他大学的Gregory Voth与葡萄牙里斯本先进技术研究所的Agílio Pádua各自发表的论文3和论文5，同时研究了1-烷基-3-甲基-咪唑液体流体状态下的结构化。其结果揭示了当离子中心随机分散倾向于形成通道时，烷基功能团是如何聚集在一起的。

新泽西鲁特格斯大学的Hideaki Shirota发表的论文10的研究结果表明，降低离子液体的高黏度是可能的，这无疑对解决由于离子液体黏度过高而影响正常的化学处理过程（如过滤）有着重大的意义。Shirota发现，通过把咪唑环上新戊基里的中心碳原子置换成一个硅原子，而使功能团变成三甲基硅甲基，此时,虽然离子液体的黏度仍高于水（c.1 cP），但液体黏度已经从4638 cP大大降低到更加容易控制的631 cP。

关于离子液体最惊人的发现来自于论文10，该研究成果是由北爱尔兰贝尔法斯特皇后大学的KenSeddon所领导的研究小组完成的。论文10推翻了传统的离子液体没有可测蒸气压、无法蒸馏的观点。这正是此种液体吸引科学家深入研究的一个方面，因为其可成为不释放挥发性有机分子的绿色溶剂。

Seddon指出在大约200～300℃以及低真空度（大约600Pa）的条件下，蒸馏是可能的，并且有相当少的离子液体分解。即便如此，蒸馏一克溶剂，甚至当压力降低到0.1Pa以下，也需要花费几个小时。

Seddon表示：“我们的工作为研究离子液体新的气相性质以及新的应用（例如溶剂的再生和纯化）打开了一扇大门。”论文1的研究结果极大地震惊了相信离子液体是非挥发性的科研人员。Seddon指出，一些研究人员对其研究成果仍持怀疑态度，至今认为离子液体是非挥发性的。(www.xing528.com)

论文1并没有尝试解释气相时离子液体的状态，也没有说明如何向液体提供足够的能量去掉离子的偶合作用。但Seddon在最近的一篇论文（J. P. Leal，et al., J. Phys. Chem. A,111[28]: 6176-82,2007）中深入研究了气相离子液体状态的问题，发现中性的阴阳离子对是唯一在适当高温和高真空下进行热蒸发时可以检测到的物质结构种类。（葡萄牙的一个研究小组报道了其对蒸发能量的研究结果，Luis Santos，et al., J. Am. Chem. Soc.,129[2]: 284-5; 2007.）

Seddon研究小组在Nature上发表了另外一篇关于利用离子液体为月面望远镜镀金属膜的论文——参阅E. F. Borra, et al., Nature, 447(7147): 979-81, 2007。目前，Seddon正利用更加复杂的由涡轮-分子泵提供超高真空的装置蒸馏离子液体，每天可以处理几克的量。与此同时，他们也正继续开展相关的工业化研究项目。

Seddon对离子液体的前景满怀信心：“我们期待着旨在深入了解气相结构的光谱研究，以及计算蒸发能和升华能的量热研究能够开展。从实际应用的角度来讲，吸引科学家的是适合于高度专业化应用的离子液体的回收和纯化，从而可以将纯化的离子液体用于复杂的合成材料，以及药物和生物医学产品等。”

从前，科研人员并不认为室温下存在液态的且仅有离子组成的溶剂，而今天其却成为了现实。明天，离子液体可能不仅在化学领域，而且在物理领域，甚至可能在生物学领域引领新的科学技术革命。同时离子液体也将会在可持续无污染的化工行业占有一席之地。

翻译：朱海峰 审校：马建华

*John Emsley 博士，英国剑桥大学化学系