离子液体，一类由阴阳离子组成的“室温熔融盐”，凭借其独特的物理化学性质，如热稳定性好、可忽略的蒸汽压、电化学窗口宽、性质可调等，与超临界流体和双水相被称为三大绿色溶剂，在化学制备、材料科学、工程技术、环境科学等领域都产生了巨大的影响。然而，离子液体在制备过程以及后序的回收再利用过程中往往需要引入易挥发、“不绿色”的有机溶剂才能实现离子液体与水相的有效分离纯化，极大限制了其作为“绿色溶剂”的应用需求。因此，建立一种简易、高效、绿色的离子液体/水混合物的分离方法就显得非常迫切，不仅可以使离子液体变得更加“绿色”，还可以解决含离子液体废水的直接排放所引起的环境风险。
最近，中国科学院理化技术研究所的刘洪亮副研究员和江雷研究员研究组通过合理调控界面自由能以及多尺度结构，设计制备了一种超亲离子液体同时疏水的多孔金属网，构建了一种高效、绿色的离子液体/水膜分离方法。对于某一特定液体，本征浸润阈值为亲液和疏液的分界，在光滑表面的接触角大于阈值时，引入多尺度结构可以使界面材料更疏液，反之，接触角小于阈值时引入多尺度结构使界面材料更亲液。研究者根据这一原理，利用界面自由能和多尺度结构的协同作用，获得了一系列离子液体的本征浸润阈值。
▲ 图1. 超浸润本征阈值理论（a）以及离子液体本征浸润阈值的确定（b）
根据超浸润阈值理论，研究者通过精确调控不锈钢金属网的表面自由能实现了疏水同时对多种离子液体超亲的性质，构筑了离子液体/水的分离膜。
▲ 图2. 疏水超亲离子液体的功能性多孔不锈钢网（a）及其对离子液体/水的分离效果
该分离膜不仅能够分离多种疏水离子液体和水的混合物，还能够分离不同溶质的水溶液与离子液体的混合物。
▲ 图3. 功能性不锈钢金属网对不同离子液体/水溶液体系的高效分离
这种基于超浸润的离子液体/水的膜分离方法，设备简单、低能耗、不会造成交叉污染，对进一步推动离子液体在绿色化学领域的应用具有重要意义。该研究结果发表于《先进功能材料》杂志。
参考文献：Zhang, Jiajing, Liu, Hongliang, Jiang, Lei. Membrane‐Based Strategy for Efficient Ionic Liquids/Water Separation Assisted by Superwettability[J]. Advanced Functional Materials, 2017.DOI: 10.1002/adfm.201606544
文献链接：
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201606544/abstract
来源：高分子科学前沿
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