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多孔液体是谁首次造出？

2016-07-25 09:05:08 来源：

多孔液体是谁首次造出？
来自英国北爱尔兰贝尔法斯特女王大学的研究者们近日成功开发出具有多
孔结构液体，实现了材料学上的重大突破，有望用于范围广阔的新技术，包括“碳
捕获”。
女王大学化学化工学院的研究者们，协同利物浦大学和其他院校的同事们以
及国际合作伙伴，已经发明出一种新液体，并发现它能溶解异常大量的气体，这
些气体被液体里的“孔隙”所吸收。他们的成果现在已发表在《自然》上。

多孔材料在分离提纯、吸附和气体存储等领域有着重要的应用价值，但多孔
材料通常是固体的专利，在有些场合应用起来并不方便。而液体由于其流动性，
除了分子间的微小空隙，内部任何稍大的孔洞都会被迅速填充，无法永久性保留，
例如一杯啤酒或者汽水中的气泡很快就会从液体中逃逸。
多孔液体是谁首次造出？
来自英国的研究人员提出了一个新奇的设想：将液体与多孔固体材料混合，
或许可以将孔洞永久性保留在液体中。但要想将这一想法变成现实，需要克服一
个难题，那就是如何阻止溶剂分子进入固体材料的孔洞。研究人员为此选取了一
种分子中心有直径约 0.5 纳米孔洞的有机分子，将其与另一种名为 15-冠-5 的有
机物混合。15-冠-5 在室温下是液体，能够溶解这种多孔材料，但是其分子尺寸
太大，无法进入孔洞，这样一来孔洞就得以永久性保留在液体中。实验表明，与
纯的冠醚相比，溶解多孔材料后液体中孔洞的含量确实明显增加，对甲烷的溶解
能力也有显著提高。由于 15-冠-5 粘度大且不易合成，研究人员随后又改进了制
备方法，用更为常见的溶剂得到了粘度更低的多孔液体。

一种多孔液体的合成：a)合成固态多孔材料；b)固态多孔材料与 15-冠-5 按
照分子数 1：12 的比例混合，得到多孔液体
业内人士表示，虽然这种制备多孔液体的想法早就有了，但要将其付诸实践
仍然需要高超的技巧，因此这项工作的意义相当重大。目前这种多孔液体的性能
还远远比不上多孔固体，但相信会随着技术的改进而提高，从而在一些领域发挥
作用。
这项为期三年的研究项目可能会为许多高效率和更绿色的化学工艺铺平道
路，*终还可能包括被称为碳捕获的过程——从化石燃料发电厂等各种主要来源
捕获二氧化碳，并将其存贮起来，以避免它进入大气层。
女王大学化学化工学院的 Stuart James 教授说：“含有永久性孔隙或微孔的材
料在技术上很重要，它们用于制造从塑料瓶到汽油的各种各样产品。然而，直到
*近，这些多孔材料都是固体的，而我们所做的，就是‘从底层开始’设计一种特
殊液体，我们设计了组成这种液体的分子形状，使得这种液体不能填满所有空间。
因为我们让这种液体充满空洞，我们发现它能溶解异常大量的气体。*初的这些
实验是为了理解这种新材料类型，而其成果则指明了依赖于气体溶解的远期应用。
“还需要再有几年的研究，但如果我们能为这些多孔液体找到应用，它们就
能导致新的或是改进的化学工艺。*起码，我们已经成功示范了一项崭新的原理
——通过在液体里创造孔隙，我们能显著增加它们对气体的溶解度。这些优异的
特性显示出令人感兴趣的远期应用。”

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