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多孔液體是誰(shuí)首次造出？
2016-07-25 09:05:08 來(lái)源：
來(lái)自英國(guó)北愛(ài)爾蘭貝爾法斯特女王大學(xué)的研究者們近日成功開(kāi)發(fā)出具有多
孔結(jié)構(gòu)液體，實(shí)現(xiàn)了材料學(xué)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(xué)化學(xué)化工學(xué)院的研究者們，協(xié)同利物浦大學(xué)和其他院校的同事們以
及國(guó)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(chǔ)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值，但多孔
材料通常是固體的專利，在有些場(chǎng)合應(yīng)用起來(lái)并不方便。而液體由于其流動(dòng)性，
除了分子間的微小空隙，內(nèi)部任何稍大的孔洞都會(huì)被迅速填充，無(wú)法永久性保留，
例如一杯啤酒或者汽水中的氣泡很快就會(huì)從液體中逃逸。
多孔液體是誰(shuí)首次造出？
來(lái)自英國(guó)的研究人員提出了一個(gè)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(shí)，需要克服一
個(gè)難題，那就是如何阻止溶劑分子進(jìn)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(jī)分子，將其與另一種名為 15-冠-5 的有
機(jī)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(wú)法進(jìn)入孔洞，這樣一來(lái)孔洞就得以永久性保留在液體中。實(shí)驗(yàn)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(shí)明顯增加，對(duì)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(jìn)了制
備方法，用更為常見(jiàn)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(shí)踐
仍然需要高超的技巧，因此這項(xiàng)工作的意義相當(dāng)重大。目前這種多孔液體的性能
還遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上多孔固體，但相信會(huì)隨著技術(shù)的改進(jìn)而提高，從而在一些領(lǐng)域發(fā)揮
作用。
這項(xiàng)為期三年的研究項(xiàng)目可能會(huì)為許多高效率和更綠色的化學(xué)工藝鋪平道
路，*終還可能包括被稱為碳捕獲的過(guò)程——從化石燃料發(fā)電廠等各種主要來(lái)源
捕獲二氧化碳，并將其存貯起來(lái)，以避免它進(jìn)入大氣層。
女王大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的 Stuart James 教授說(shuō)：“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(kāi)始’設(shè)計(jì)一種特
殊液體，我們?cè)O(shè)計(jì)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?yàn)槲覀冏屵@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(shí)驗(yàn)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(yuǎn)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(dǎo)致新的或是改進(jìn)的化學(xué)工藝。*起碼，我們已經(jīng)成功示范了一項(xiàng)嶄新的原理
——通過(guò)在液體里創(chuàng)造孔隙，我們能顯著增加它們對(duì)氣體的溶解度。這些優(yōu)異的
特性顯示出令人感興趣的遠(yuǎn)期應(yīng)用。”
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