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    離子液體作為一種全新的功能化介質(zhì)和材料，已在材料、化工、生物質(zhì)、電化學(xué)等諸多領(lǐng)域展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景，其應(yīng)用領(lǐng)域也從化學(xué)制備擴(kuò)展到了環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)和工程技術(shù)等領(lǐng)域。出席在京舉行的以“離子液體應(yīng)用的重大科學(xué)問題”為主題的第366次香山科學(xué)會(huì)議的專家指出，離子液體正處在從探索向應(yīng)用的轉(zhuǎn)折階段，離子液體應(yīng)用孕育著新的突破。

　　蘊(yùn)藏巨大潛力

　　化學(xué)工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，但傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)存在能耗高、物耗高、污染嚴(yán)重等問題。實(shí)踐證明，新型介質(zhì)的出現(xiàn)往往能夠產(chǎn)生工藝過程的重大革新，從而大幅度降低能耗、物耗和污染。離子液體作為一種新型介質(zhì)，為節(jié)能減排及實(shí)現(xiàn)物質(zhì)溫和轉(zhuǎn)化提供了新的途徑。

　　離子液體已引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，目前相關(guān)研究論文接近每年3000篇，離子液體產(chǎn)品的專利近千篇，已逐漸成為國(guó)際化學(xué)化工領(lǐng)域的研究前沿和熱點(diǎn)。

　　離子液體之所以在眾多領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，源于其具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，例如液態(tài)溫度范圍寬、幾乎可忽略的揮發(fā)性、電化學(xué)窗口寬，尤其是其性質(zhì)可調(diào)。對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)與物理化學(xué)性質(zhì)之間定量關(guān)系的全面掌握、調(diào)控及建立相關(guān)性質(zhì)的計(jì)算模型，是離子液體篩選、設(shè)計(jì)以及獲得工業(yè)化應(yīng)用的前提。

　　近10年來，作為離子液體研究最重要的內(nèi)容之一，各國(guó)科學(xué)家開展了大量有關(guān)離子液體應(yīng)用方面的研究工作，離子液體或作為“綠色”介質(zhì)，或作為催化材料，或二者兼而有之。盡管目前報(bào)道的離子液體參與的催化反應(yīng)很多，然而迄今為止催化過程的研究還為數(shù)不多，但離子液體向工業(yè)化推進(jìn)的速度以及所展現(xiàn)的巨大潛力仍令人鼓舞。

　　在生物質(zhì)能源利用方面，研究表明離子液體對(duì)于纖維素的溶解處理具有良好的效果，開發(fā)新型、低毒、價(jià)廉且高效溶解纖維素的離子液體成為該領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。在能源及環(huán)境方面，采用離子液體可以對(duì)二氧化碳進(jìn)行高效、高選擇性、環(huán)境友好的捕集或固定。離子液體還可作為新型材料、潤(rùn)滑劑等，它的研究與開發(fā)對(duì)國(guó)家能源及國(guó)防安全具有重要意義。

　　關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題

　　離子液體在資源、能源、環(huán)境等各領(lǐng)域以及促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)自身發(fā)展需求方面蘊(yùn)藏巨大潛力，但要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，尚須認(rèn)識(shí)并解決其關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題。

　　制約離子液體大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的真正原因是，離子液體是新體系，人們對(duì)其本質(zhì)和應(yīng)用規(guī)律的認(rèn)識(shí)還不夠深入，許多研究仍然是孤立的、嘗試性的、探索性的。由于離子液體種類繁多，普適性、全面的構(gòu)效關(guān)系尚未建立，缺乏系統(tǒng)的篩選和設(shè)計(jì)方法，研究者始終不能確信是否找到了最合適的離子液體。因此，離子液體工業(yè)化最本質(zhì)的要求是建立其構(gòu)效關(guān)系。

　　以構(gòu)效關(guān)系為指導(dǎo)，研究人員可以設(shè)計(jì)并合成各種合適的離子液體，盡管實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)效果不錯(cuò)，但在真正大規(guī)模工程放大設(shè)計(jì)時(shí)，還會(huì)遇到許多問題。其中，最關(guān)鍵的是離子液體體系的反應(yīng)及傳遞規(guī)律和工程放大效應(yīng)，系統(tǒng)的放大試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論有待深入研究。實(shí)踐證明，離子液體的低成本功能化的設(shè)計(jì)與制備是其大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的前提。目前，國(guó)內(nèi)已建立了離子液體規(guī)�；苽浼夹g(shù)，但功能化的離子液體的設(shè)計(jì)方法與合成技術(shù)有待進(jìn)一步發(fā)展與提高。

　　另外，與會(huì)專家也一致認(rèn)為，離子液體雖然在實(shí)驗(yàn)室研究中能獲得更高的反應(yīng)分離性能，但要真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用前，還必須考慮離子液體的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、環(huán)境安全性和經(jīng)濟(jì)性等問題。

　　規(guī)�；瘧�(yīng)用前景光明

　　專家建議，學(xué)術(shù)界和離子液體產(chǎn)業(yè)界共同制定量化的離子液體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量控制指標(biāo)，包括各種化學(xué)性質(zhì)、物化指標(biāo)等�？梢詮氖⒅扑�、電池等行業(yè)著手尋求離子液體的工業(yè)應(yīng)用，并在工業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)上解決關(guān)鍵科學(xué)問題，形成認(rèn)知積累，攻克離子液體的微觀結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)低成本功能化離子液體的設(shè)計(jì)與制備。同時(shí)，必須開展離子液體的構(gòu)效關(guān)系、工程放大和系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)理論和方法研究，為離子液體的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供科學(xué)技術(shù)支撐。

　　有分析認(rèn)為，未來10年全球離子液體需求將大幅增長(zhǎng)，2020年的銷售額將從當(dāng)前的約3億美元強(qiáng)勁增長(zhǎng)至34億美元。目前，離子液體已在聚合反應(yīng)、選擇性烷基化和胺化反應(yīng)、�；磻�(yīng)、酯化反應(yīng)、催化加氫反應(yīng)、烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)、電化學(xué)合成、支鏈脂肪酸的制備等方面顯示出應(yīng)用成效和優(yōu)勢(shì)，如反應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)化率和選擇性高、催化劑可循環(huán)重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。將來，離子液體可能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用或引領(lǐng)高新技術(shù)發(fā)展的方向還有溶劑萃取、物質(zhì)的分離和純化、廢舊高分子化合物的回收、燃料電池和太陽能電池、工業(yè)廢氣中二氧化碳的提取、核燃料和核廢料的分離與處理等。