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多孔液體是誰首次造出？

2016-07-25 09:05:08 來源：

多孔液體是誰首次造出？
來自英國北愛爾蘭貝爾法斯特女王大學的研究者們近日成功開發(fā)出具有多
孔結(jié)構(gòu)液體，實現(xiàn)了材料學上的重大突破，有望用于范圍廣闊的新技術(shù)，包括“碳
捕獲”。
女王大學化學化工學院的研究者們，協(xié)同利物浦大學和其他院校的同事們以
及國際合作伙伴，已經(jīng)發(fā)明出一種新液體，并發(fā)現(xiàn)它能溶解異常大量的氣體，這
些氣體被液體里的“孔隙”所吸收。他們的成果現(xiàn)在已發(fā)表在《自然》上。

多孔材料在分離提純、吸附和氣體存儲等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值，但多孔
材料通常是固體的專利，在有些場合應(yīng)用起來并不方便。而液體由于其流動性，
除了分子間的微小空隙，內(nèi)部任何稍大的孔洞都會被迅速填充，無法永久性保留，
例如一杯啤酒或者汽水中的氣泡很快就會從液體中逃逸。
多孔液體是誰首次造出？
來自英國的研究人員提出了一個新奇的設(shè)想：將液體與多孔固體材料混合，
或許可以將孔洞永久性保留在液體中。但要想將這一想法變成現(xiàn)實，需要克服一
個難題，那就是如何阻止溶劑分子進入固體材料的孔洞。研究人員為此選取了一
種分子中心有直徑約 0.5 納米孔洞的有機分子，將其與另一種名為 15-冠-5 的有
機物混合。15-冠-5 在室溫下是液體，能夠溶解這種多孔材料，但是其分子尺寸
太大，無法進入孔洞，這樣一來孔洞就得以永久性保留在液體中。實驗表明，與
純的冠醚相比，溶解多孔材料后液體中孔洞的含量確實明顯增加，對甲烷的溶解
能力也有顯著提高。由于 15-冠-5 粘度大且不易合成，研究人員隨后又改進了制
備方法，用更為常見的溶劑得到了粘度更低的多孔液體。

一種多孔液體的合成：a)合成固態(tài)多孔材料；b)固態(tài)多孔材料與 15-冠-5 按
照分子數(shù) 1：12 的比例混合，得到多孔液體
業(yè)內(nèi)人士表示，雖然這種制備多孔液體的想法早就有了，但要將其付諸實踐
仍然需要高超的技巧，因此這項工作的意義相當重大。目前這種多孔液體的性能
還遠遠比不上多孔固體，但相信會隨著技術(shù)的改進而提高，從而在一些領(lǐng)域發(fā)揮
作用。
這項為期三年的研究項目可能會為許多高效率和更綠色的化學工藝鋪平道
路，*終還可能包括被稱為碳捕獲的過程——從化石燃料發(fā)電廠等各種主要來源
捕獲二氧化碳，并將其存貯起來，以避免它進入大氣層。
女王大學化學化工學院的 Stuart James 教授說：“含有永久性孔隙或微孔的材
料在技術(shù)上很重要，它們用于制造從塑料瓶到汽油的各種各樣產(chǎn)品。然而，直到
*近，這些多孔材料都是固體的，而我們所做的，就是‘從底層開始’設(shè)計一種特
殊液體，我們設(shè)計了組成這種液體的分子形狀，使得這種液體不能填滿所有空間。
因為我們讓這種液體充滿空洞，我們發(fā)現(xiàn)它能溶解異常大量的氣體。*初的這些
實驗是為了理解這種新材料類型，而其成果則指明了依賴于氣體溶解的遠期應(yīng)用。
“還需要再有幾年的研究，但如果我們能為這些多孔液體找到應(yīng)用，它們就
能導致新的或是改進的化學工藝。*起碼，我們已經(jīng)成功示范了一項嶄新的原理
——通過在液體里創(chuàng)造孔隙，我們能顯著增加它們對氣體的溶解度。這些優(yōu)異的
特性顯示出令人感興趣的遠期應(yīng)用。”

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