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多孔液體是誰造出？

閱讀：45發(fā)布時間：2024-12-14

多孔液體是誰造出？
來自英國北愛爾蘭貝爾法斯特大學(xué)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(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”。
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，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(dāng)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(xué)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。
大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的 Stuart James 教授說：“含有性孔隙或微孔的材
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(dǎo)致新的或是改進的化學(xué)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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