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今日話題：離子液體
【塑料機(jī)械網(wǎng) 科技創(chuàng)新】 今年5月13日~17日，世界離子液體大會(huì)來(lái)到中國(guó)，在北京召開(kāi)了第八屆離子液體大會(huì)。這場(chǎng)會(huì)議匯聚了三十余個(gè)國(guó)家離子液體領(lǐng)域的專家和代表，從基礎(chǔ)研究、技術(shù)創(chuàng)新和工業(yè)應(yīng)用等多方面展示了離子液體在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用成果，詮釋了大會(huì)主題——“離子液體創(chuàng)造綠色未來(lái)”。
離子液體早出現(xiàn)于19世紀(jì)，隨著科技的發(fā)展和對(duì)其的認(rèn)知逐步升級(jí)，直到20世紀(jì)中期，離子液體才終于被科學(xué)家們重視并投入更多研究。進(jìn)入大眾視野這么多年，你是否對(duì)它有所了解呢？
什么是離子液體
離子液體是一種全部以離子構(gòu)成的新型液體化合物，也被稱為低溫熔融鹽。它具有導(dǎo)電性、高耐熱性、難揮發(fā)性、廣電位窗、不燃性等特點(diǎn)，在自然界之中并不存在，一般由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu)成?？梢酝ㄟ^(guò)改變其陽(yáng)離子和陰離子的組合制備不同的離子液體，通常使用直接合成法和兩步合成。常見(jiàn)的陽(yáng)離子有季銨鹽離子、季鏻鹽離子、咪唑鹽離子和吡咯鹽離子等，陰離子有鹵素離子、四氟硼酸根離子、六氟磷酸根離子等。
離子液體可以循環(huán)使用，一般不會(huì)成為蒸汽，也不會(huì)在實(shí)驗(yàn)中適當(dāng)有害氣體，在化工生產(chǎn)中使用離子液體可以減少對(duì)環(huán)境的污染，并且減少?gòu)U物產(chǎn)生。在?；磻?yīng)、酯化反應(yīng)、聚合反應(yīng)、室溫和常壓下的催化加氫反應(yīng)、電化學(xué)合成、烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)、支鏈脂肪酸的制備等方面，離子液體有良好的表現(xiàn)，并且具有反應(yīng)速率快、轉(zhuǎn)化率高、反應(yīng)選擇性高、催化體系可循環(huán)重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，綠色環(huán)保，對(duì)環(huán)境十分友好。
離子液體的應(yīng)用
離子液體具有多重優(yōu)點(diǎn)，在有機(jī)及高分子物質(zhì)的合成中也扮演著綠色溶劑的角色，時(shí)至今日，越來(lái)越受科學(xué)家的青睞。在溶劑萃取、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(yáng)能電池、工業(yè)廢氣中二氧化碳的提取、地質(zhì)樣品的溶解、核燃料和核廢料的分離與處理等方面顯示出其潛在的應(yīng)用前景。
·塑料回收
循環(huán)經(jīng)濟(jì)的戲碼持續(xù)上演，關(guān)于塑料制品的回收是其中一大環(huán)節(jié)。人類也從未停止對(duì)塑料回收技術(shù)的探索。在傳統(tǒng)的物理法和化學(xué)法之后，離子液體也在這一領(lǐng)域大顯身手。
離子液體用于塑料回收，可使傳統(tǒng)回收方式下難以處理的塑料垃圾輕松解決，比如廢舊輪胎、打印機(jī)碳帶等?？蒲腥藛T表示，理論上使用離子液體進(jìn)行塑料降解的成功率可達(dá)100%，且不降低塑料品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)塑料回收利用的閉合循環(huán)。
·金屬提煉
作為一種環(huán)保的化學(xué)品，離子液體能夠在較低的污染狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)對(duì)貴金屬的提煉。此前NASA有研究表明，在航天器中可以實(shí)現(xiàn)用離子液體從隕石中分離技術(shù)鎳。而按照常規(guī)方式，需要在1350攝氏度的環(huán)境下使用硫酸進(jìn)行提取。
·削減二氧化碳
利用離子液體可以從空氣中提取二氧化碳，并將其分解為氧氣和甲烷。這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在太空中重復(fù)獲取氧氣，又能獲得用以推進(jìn)的燃料，目前在處理工業(yè)廢氣方面已經(jīng)有所應(yīng)用。
此前日本名古屋大學(xué)也曾聲明，其研究小組成功開(kāi)發(fā)出在低超電勢(shì)下通過(guò)離子液體和有機(jī)分子將二氧化碳有效還原成甲酸和甲醇等，未來(lái)該技術(shù)有望成為二氧化碳轉(zhuǎn)化的有用化合物的基礎(chǔ)技術(shù)，并與可再生能源相結(jié)合，用于削減二氧化碳。
·蓄電池應(yīng)用
離子液體憑借其具有較高的離子導(dǎo)電率、低蒸發(fā)率、高耐熱性和不燃性等特性，在蓄電池電解液領(lǐng)域中備受矚目。2014年，日本將國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的離子液蓄電池應(yīng)用于超小型人造地球衛(wèi)星上標(biāo)志著離子液體蓄電池的成功。為了克服離子液體對(duì)傳統(tǒng)蓄電池中使用的硅基陰極材料依然有粉化作用以及對(duì)電極周圍鋰離子的阻擋等缺點(diǎn)，科學(xué)家進(jìn)一步將離子電解液應(yīng)用于Na-S蓄電池上。而這一應(yīng)用不僅使上述問(wèn)題得到解決，也克服了傳統(tǒng)Na-S蓄電池的缺陷，使電池容量以及能量密度等參數(shù)也比傳統(tǒng)電池有較大提高，蓄電池成本有較大降低。
結(jié)語(yǔ)
我們看到，科學(xué)在不斷進(jìn)步，隨著對(duì)新材料的深入研究，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式迎來(lái)技術(shù)革新，對(duì)資源利用率的提升和對(duì)長(zhǎng)期問(wèn)題的解決世人皆有目共睹?？萍荚跒槿祟愄峁└蒙畹耐瑫r(shí)，也存在著對(duì)自然的破壞，真正福澤后世的技術(shù)力量，從來(lái)不應(yīng)以破壞為代價(jià)。號(hào)稱環(huán)保的離子液體未來(lái)還將有多大的發(fā)展空間，不妨讓我們靜觀其變。
資料參考：新華社、NAS愛(ài)好者、電動(dòng)汽車網(wǎng)、百度百科
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