從ILs到PILs：聚合離子液體介孔材料的制備性質及結構調控方法

李春喜，熊佳麗，孟洪，陸穎舟

（北京化工大學化學工程學院，北京 100029）

特約評述

從ILs到PILs：聚合離子液體介孔材料的制備性質及結構調控方法

李春喜，熊佳麗，孟洪，陸穎舟

（北京化工大學化學工程學院，北京 100029）

聚合離子液體（PILs）是一種特殊聚電解質，兼具聚合物和離子液體（ILs）特性。根據PILs組成和結構的變化，它可以是固體、液體或凝膠狀軟物質，目前已成為ILs和介孔聚合材料領域的前沿研究方向之一。本文簡要回顧了ILs的特性、潛在應用及其設計和應用過程中面臨的挑戰，分析了PILs概念提出的必然性，綜述了PILs的主要合成方法、ILs單體的種類以及PILs性質和多尺度結構的調控方法，指出未來PILs的研究方向應集中在如下幾個方面:PILs的新合成路線、產品的系統表征（如相對分子質量、鏈段結構、微/介觀結構、機械強度和機械加工性等）以及PILs的組成-結構-性質關系，為面向特定應用的PILs材料的設計提供理論指導。

離子液體；聚合物；聚合離子液體；介孔材料

隨著離子液體（ionic liquids，ILs）研究的不斷深入，以及ILs應用中出現的諸多問題，如ILs的高黏性，ILs使用過程中的流失、毒性和環境風險，負載ILs的催化劑、導電膜材料和氣體膜分離材料的使用穩定性問題等，聚合離子液體（poly ionic liquids，PILs）[1]研究應運而生。它有助于克服ILs工業化應用的技術瓶頸，同時作為一類新型的聚電解質多孔材料，有望用于導電膜材料、氣體膜分離材料、催化材料和吸附材料等。

本文從ILs的特性及其應用的技術瓶頸出發，闡述了PILs出現的必然性，綜述了PILs的合成方法以及結構性質的調控方法，對于面向特定應用的PILs介孔材料的設計制備具有一定意義。

1 ILs特性及其應用的技術瓶頸

1.1 ILs的組成與特性

ILs是指完全由有機陽離子和無機（或有機）陰“離子”所組成的在室溫附近溫度下呈“液體”狀態的特殊電解質，也稱低溫熔鹽。圖1給出了文獻報道較多的常見ILs陰、陽離子的結構示意圖[2]。

由圖1可見，ILs陽離子通常為各種烷基取代的季氮（咪唑、吡啶和各種季銨）、季磷、季锍、甚至碳正離子[3]，具有較大尺寸和空間位阻；而陰離子種類更為繁多，是調節ILs基本性質的關鍵因素。由于陰陽離子中烷基取代基（R）的變化和不同烷基組合以及陰陽離子組合方式的多樣性，ILs數目似乎可達上億種[4-5]，但考慮“室溫液體”條件的限制，實際的ILs品種遠沒有預期的那樣多。

與傳統的有機溶劑相比，ILs有如下特性：①導電性；②難揮發性；③電化學穩定性；④高黏性；⑤可設計的物理化學性質，如酸性、表面活性和親/憎水性等。

ILs的很多特性都與其“離子性”、離子之間的強靜電作用以及陰陽離子的體積較大有關。如離子性決定了其導電性，但由于離子在高黏度介質中的電遷移性較低，使得ILs的電導率不高，通常介于0.01～10S/m[6]。另外，ILs的強靜電作用使其具有較高的密度[7]、極低的揮發性[8]和很高的黏性。ILs的黏度通常比常規分子溶劑高1～3個數量級。

ILs兼具電解質和非電解質的雙重性質。作為一種常溫熔鹽，可以用作電池的支持電解質，構造非質子型電化學反應體系等，也可以用于加鹽萃取精餾過程[9]等，具有廣泛工業應用前景[10-11]。

1.2 ILs應用的技術瓶頸

1.2.1 熱化學穩定性

ILs的熱穩定性[12]并不比分子溶劑好，尤其是在高溫下的長期穩定性。另外，在長期使用過程中，ILs也可與空氣、微量水以及溶劑之間發生化學反應而變質[13]。

ILs的熱穩定性與陰陽離子的組成、結構及組合方式有關，其穩定性規律以及發生熱分解[14]或化學變化的主要原因如下。

（1）質子型ILs的熱分解溫度通常介于120～360℃[15]，其熱穩定性通常較非質子型ILs的差。在著名的BASIL工藝中[16]，HCl的吸收和回收正是利用了N-甲基咪唑的堿性和質子型ILs的熱分解性質。

（2）季磷和具有芳環結構的陽離子，如咪唑和吡啶基陽離子，比季銨陽離子的熱穩定性高。

（4）部分陰離子的水解[17]，如等水解產生HF、HCl和醇ROH。

1.2.2 高黏性

黏性高是ILs的一種固有特性，主要源于離子之間較強的色散作用、氫鍵作用、靜電作用以及取代基對離子運動的阻滯作用。因此，盡管有很多研究者試圖開發低黏度的ILs，但從理論上判斷，這幾乎是一個無法實現的目標。通常，由電荷高度分散且無氫鍵作用的陰離子所構成的ILs具有較低的黏度，如等。

ILs的高黏稠性是其工業化應用的主要障礙之一，它會極大地降低反應和分離過程的熱質傳遞速率以及由此產生的其他負面影響。例如，盡管ILs對纖維素具有較好的溶解能力（質量分數5%～10%）[18]，但其用于溶液紡絲和纖維素深加工過程仍面臨巨大的技術挑戰。

圖1 常見ILs的陰陽離子[2]

1.2.3 “液體”特性對ILs可設計性的限制

ILs的“液體”特性大大降低了其數量和結構的可調控性。原則上，構成ILs的陽離子種類、取代基的長度和枝化度、官能團的種類和數目（如雙鍵、羥基、羧基等）、陰離子的種類以及陰陽離子的組合方式等都可以變化，但絕大多數的組合結果都不是室溫離子“液體”，從而使得ILs的可設計性大打折扣。可見，要設計出綜合性能符合要求的目標ILs并非易事，具有很大挑戰性。

1.2.4 性價比低

碳氫是構成有機物的基本元素，而使有機物具有“靈性”和特殊功能的是碳骨架上的含N、P、O、S、F等雜原子的官能團。ILs的原料都是含N、P、F等雜原子的價格昂貴的有機物，因此ILs的生產成本很高，這極大限制了其實際應用，除非ILs可以使相關過程的性能或效率獲得極大提高，具有良好的性價比或者某些獨特功效，如工藝的安全性和清潔性。ILs的相對分子質量較大，使其在基于單位質量ILs的性能評價往往并不占優勢。如ILs用于芳烴/烷烴萃取分離，在所報道的120多種ILs中只有4個具有高于傳統分子溶劑的質量分配系數和分離選擇性[19]。

1.2.5 環境影響

ILs的不揮發性可以消除其在使用過程中對大氣的污染，也因此被稱為“綠色溶劑”。但在實際使用過程中，ILs不可避免地會通過各種方式最終進入工藝廢水系統，增加水處理的困難或造成水污染。目前的研究表明，ILs具有較高的毒性，且生物降解性差，其工業化應用具有潛在的環境風險，尚需進行深入的環境安全評估[20-21]。

1.3 ILs的潛在應用

原則上講，ILs可以代替傳統的分子溶劑用于現有的各種物理化學過程，如氣體分離、燃料油萃取脫硫[22]等。鑒于ILs的性質特點和技術瓶頸，ILs最有可能在下列方面取得實際應用。

1.3.1 氣體吸收分離

該應用主要利用ILs的非揮發性及其對混合氣體中某些組分的選擇性溶解，如工業尾氣中酸堿性氣體的吸收分離[23]，如CO2、H2S、SO2、HCl和NH3等。ILs的非揮發性避免了氣體吸收和解吸過程中溶劑的揮發性損失，而且它們對于極性的酸堿性氣體均具有很高的溶解能力和選擇性。如HCl在ILs中的摩爾溶解度比在水中還高，且同時存在化學吸收和物理吸收兩種模式[24]。

1.3.2 電化學應用

ILs電化學應用的基礎是其導電性和較寬的電化學窗口，它可以作為電池的電解液[25]或導電膜材料[26-27]，應用于非水體系的電化學氧化還原反應以及非熔融條件下金屬材料的電解制備過程等[28]。

1.3.3 催化劑及助催化劑

化學反應過程中催化劑的消耗量與產品的產量相比微不足道，因此，ILs作為催化劑使用具有良好的性價比，應該是較有前途的應用領域[29]。目前，ILs主要用作酸堿催化反應的催化劑或助催化劑，也可作為貴金屬催化劑的良好分散劑，防止金屬顆粒的團聚[30-31]。為了提高ILs的使用效率，降低ILs黏度高的不利影響，很多研究者試圖通過化學方法將具有催化活性的ILs固載在各種催化劑載體上，如活性炭、分子篩和硅膠等[32]。

1.3.4 生物質加工

生物質加工過程主要包括木質素和纖維素的分離以及分離產物的物理加工和化學煉制過程。如基于離子液體溶劑的纖維素紡絲新工藝[18]、纖維素在離子液體中的均相酰基化、催化加氫以及脫水制備各種平臺化合物[33]。在這些過程中，離子液體對纖維素的溶解和由此提供的均相化學反應環境在生物質煉制過程中具有重要的應用前景。

2 從ILs到PILs

ILs的研究已有二十多年的歷史，研究內容幾乎涉及化學、化工和材料學科的各個領域，發表了大量的學術論文和專利，但ILs在化工相關領域的大規模應用屈指可數。造成這種局面的主要原因如下。

（1）高黏度是由ILs結構所決定的固有特性，這極大降低了ILs體系中的傳熱傳質甚至反應效率。

（2）ILs的“液體”屬性，大大限制了ILs設計的自由度。

（3）ILs在使用過程中的流失及其對水環境造成的污染是不可避免的。

（4）將ILs固載于膜材料上用于氣體分離時，操作彈性小，容易發生ILs流失。

如果將ILs作為一種離子型單體，通過不同方式制備出含ILs單體的聚合物，即聚合離子液體，而且對聚合物的物理狀態不再限于“室溫附近為液體”，則可以將ILs的研究推向一個新的境界，形成很多結構和性能新穎的聚電解質材料，如作為固體離子導體材料、吸附材料、介孔催化劑甚至特種碳材料的前體等[34]。

下文從PILs的合成、結構和性質調控方面進行綜述。

3 PILs合成

3.1 ILs單體自由基均聚

原則上，只要ILs的單體中含有可聚合的基團，就可以在特定條件下通過適當聚合反應形成各種PILs。鑒于聚合物的化學穩定性以及自由基聚合對單體純度和體系中微量水的要求較低，目前，絕大多數的PILs是通過C=C雙鍵的自由基聚合實現的。

含雙鍵（如丙烯酸基和乙烯基）側鏈的ILs單體，在一定溫度和自由基引發劑作用下，可以發生C=C鍵的自由基聚合，形成線型PILs。其結構與聚苯乙烯結構相似，具有良好的機械加工性能和較高的溶劑溶脹性，有利于制成各種膜材料使用。這類PILs孔隙率和比表面積很小，如P[VBTEA][PF6]比表面積只有0.71m2/g。

選擇什么樣的ILs結構單元取決于對目標產物結構和性質的設計要求。可聚合雙鍵可以出現在ILs陽離子側鏈上形成聚陽離子型PILs，也可以出現在陰離子上形成聚陰離子型PILs。表1給出了文獻報道的幾種基于C=C聚合的線型PILs的合成單體。以ILs單體[VBRim]Cl為例，其聚合過程如圖2所示。

3.2 ILs自由基共聚

為了調控離子電荷的空間分布、PILs的微/介觀結構和性質以及PILs的加工性能，可以采用普通分子單體與ILs單體或者幾種ILs單體共聚的方式合成PILs。Guan等[35]以苯乙烯和對氯甲基苯乙烯為單體，通過自由基聚合得了嵌段中性共聚物，將其與N-甲基咪唑發生季銨化接枝反應，再與不同的Lewis 酸性金屬鹵化物絡合，形成如圖3結構的PILs，它對模型油中的噻吩類硫化物具有一定的吸附脫硫效果。

圖2 離子液體單體[VBRim]Cl聚合成PILs

表1 一些PILs的典型離子液體單體

圖3 苯乙烯和氯甲基苯乙烯型單體共聚物接枝所得PILs

3.3 ILs前體的離子聚合

Hsieh等[36]以N-氯代烷基咪唑為單體，通過烷基末端氯原子與咪唑環N原子之間的親和取代反應同時發生咪唑環的離子化和單體自聚，生成陰離子為氯離子的如下系列PILs。該過程將離子液體的合成反應與聚合反應合二為一。將上述PILs與KPF6或KNTf2無機鹽在水溶液中發生陰離子交換可得到憎水性更強和熱穩定性更好的PILs，其反應過程如圖4所示。其中，陰離子為NTf2的PILs具有最好的熱穩定性，其熱分解溫度在400℃以上。

3.4 聚合物的接枝改性

PILs既可采用ILs單體聚合也可采用中性聚合物的離子化接枝方式制備。采用ILs單體聚合的方式合成PILs具有如下問題：①ILs單體的種類繁多，結構復雜，聚合反應的控制尚無成型的技術條件；②采用單體聚合方式難以合成高相對分子質量的PILs，這是由于絕大多數ILs單體的尺寸較苯乙烯單體大得多，側鏈空間位阻大造成的。

相比之下，很多傳統聚合物如聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸酯等的生產已有成熟的技術，并且形成了多種牌號的聚合物產品。因此，通過對商業化的聚合物（如聚乙烯吡啶、聚苯乙烯、硅膠、分子篩等）接枝改性來制備PILs將是一種更為便捷的方法，而且這種方法得到的PILs可以保持聚合物底物的基本結構和特性。Shen等[37]以N-丁基咪唑與含氯甲基的聚合物PMCS在DMSO溶劑中發生季氨化接枝反應，生成PILs，反應收率100%（圖5）。

圖4 氯代烷基咪唑經親核取代反應自聚形成PILs

圖5 聚合物PMCS經接枝反應合成PILs

除了在聚合物側鏈進行離子化接枝外，還可以將ILs接枝到無機聚合物表面，如在活性氧化鋁、氧化鐵、硅膠、硅鋁分子篩（MCM-41，MCM-48，SBA-15，SBA-16）等多孔載體的表面均存在大量的活性羥基，可以與含有機硅氧烷側鏈的ILs發生縮合反應，從而將ILs接枝到無機材料表面。Thangaraj等[38]將ILs單體[Si(OMe)3C3MIm][Cl]接枝到磁性氧化鐵顆粒表面獲得了磁性PILs催化劑（圖6）。Cai等[39]也通過類似反應，將ILs接枝到鋁硅分子篩上形成一種高效催化劑。

3.5 PILs復合物

金屬有機骨架（MOF）材料作為一種新型的介孔材料，是近年來材料領域的研究熱點之一[40]。借助于其獨特可控的孔結構和巨大的比表面積使其有可能作為一種高性能的吸附分離材料，用于CO2氣體捕集、H2或CH4氣體儲存，燃料油的吸附脫硫等領域[41]。其結構特點是以多價金屬離子（Lewis酸）為節點，以多價有機酸或其他配體（Lewis堿）為連桿，在特殊實驗條件（高溫高壓和特定溶劑）下通過配位和離子鍵作用形成晶型完美的金屬骨架材料。

類似地，聚乙烯咪唑基的PILs可以看作多價陽離子，如果將其中的單價陰離子用多價陰離子或聚合陰離子所替代，則可形成類似MOF的多孔骨架材料，從而徹底改變線型PILs孔隙率低，比表面積小的缺陷，形成一類易于制備和結構調控的新型介孔材料——PILs復合物。Yuan等[42]將聚乙烯咪唑基PILs與聚丙烯酸在DMF的NH3溶劑中混合，得到了一種結構蓬松，比表面積330m2/g的微/介孔結構材料，是普通線型PILs比表面積的200多倍，可以作為催化劑的載體使用。另外，該研究小組還將聚(N-乙腈N-乙烯咪唑基)PILs與多元苯甲酸型陰離子絡合，形成了比表面積為230～290m2/g多孔PILs復合物[43]。這種PILs復合物還被用于制備介孔的聚電解質膜材料。圖7是Yuan等[44]以聚陽離子型PILs-P[CMVIm][NTf2]和聚丙烯酸（PAA）的DMF溶液在玻璃表面澆注成膜后，再用氨水浸泡處理得到的P[CMVIm][NTf2]/PAA介孔PILs膜材料，其孔結構如圖7所示。

圖6 離子液體單體[Si(OMe)3C3MIm]Cl在含羥基無機顆粒表面接枝合成PILs[39]

4 PILs的結構與性質調控

具有高比表面積的微孔/介孔PILs的合成具有重要理論和實際價值，如當其用作催化劑、吸附劑、離子交換、膜分離以及其他分離過程時，材料的多孔結構對其性能具有重要的甚至決定性的影響。PILs的性能由其組成和結構共同決定，其結構包括孔徑小于2nm的微孔、孔徑為2～50nm的介孔以及孔徑大于50nm的大孔。PILs的微觀結構決定于聚合物的鏈節結構、官能團種類、數量和分布等，它決定了PILs與客體分子的空間相容性和相互作用的強度以及由此決定的反應和分離選擇性；介孔作為客體分子傳遞的通道，決定了客體分子在主體和微孔相之間的傳質速率，如吸附和解吸的速率、離子交換和洗脫的速率、催化反應的速度和選擇性等。下面分別介紹PILs結構的調控方法。

圖7 聚合離子液體P[CMVIm][NTf2]/PAA復合PILs膜材料的孔結構[44]

4.1 PILs的微觀結構調控

PILs的微觀結構可以通過如下幾種方式進行調控：①ILs單體的類型；②ILs單體中側鏈取代基的剛性和尺寸；③ILs單體在聚合鏈上的分布。由于這些調變都是在原子基團大小的范圍內進行的，而且由于碳鏈的柔性和空間適應性，這些調控方式僅影響微孔結構。

Tang等[45]首次報道了具有相同陰離子的4種PILs，即P[VBTMA][BF4]、P[MATMA][BF4]、P[VBB][BF4]和P[MAB][BF4]，對CO2的吸附性能，發現它們的BET比表面積分別為0.46m2/g、20.5m2/g、0.29m2/g和0.77m2/g，說明線型PILs的比表面積總體都很低，且側鏈結構對PILs的微孔結構具有一定的調控作用。SEM 電鏡結果顯示，只有P[MATMA][BF4]為多孔材料。PILs的微孔結構使得其對CO2的吸附能力是其相應ILs單體的7倍以上[46]。

4.2 PILs的介觀結構調控方法

4.2.1 模板法

材料的介孔化既可以提高比表面積，也可以提高傳質速率，介孔PILs的合成具有重要的意義。模板法是制備介孔納米材料最常用的方法之一，它可以通過模板精確控制孔的尺寸和形狀，但其過程復雜，模板成本高，該方法廣泛用于各種分子篩的制備。文獻報道了幾種大孔PILs的制備過程[47-49]，其比表面積可達37 m2/g。

Yuan等[50]以直徑25 nm的硅膠顆粒為硬模板劑，然后將具有交聯性質的ILs單體[3-(4-乙烯基芐基)-1-乙烯基咪唑][NTf2]）和引發劑混合物充入模板的空隙中，通過聚合反應得到無機-聚合物雜化材料。最后，利用NaOH浸漬洗滌去除硅膠顆粒，即可得到具有網狀結構的介孔PILs材料，而且由于交聯作用使得材料具有良好的機械強度。該材料的比表面積介于150～220m2/g，孔體積約0.45m3/g，其對應的孔隙率為37%（密度1.3g/m3）。由于孔的收縮作用，該孔隙率較硅膠模板的孔隙率69%低約1倍。該介孔mpPILs對CO2的最大吸附量（約0.46mmol/g）＞本體聚合PILs（0.13mmol/g） ＞＞ ILs單體ILs （0.02mmol/g），而介孔mpPILs在解吸過程中沒有本體PILs的滯后效應。這充分體現了介孔調控對吸附材料吸附能力和動力學的重要影響。

4.2.2 自組裝法

自組裝[51]是指利用分子間特殊的相互作用力如氫鍵、絡合以及長鏈基團的親水/憎水性質使分子在溶液中定向排列為具有一定結構的分子聚集體，如表面活性劑形成的膠束和膠囊，它可以用作合成分子篩的微反應器。反過來，如果通過特定條件，將此結構固定下來，即可制得具有微/介孔結構的多孔材料。隨著憎水性烷基側鏈的增長，ILs逐漸具有表面活性劑的性質，其在水溶液中形成具有一定尺寸的膠束結構，如果通過側鏈的聚合反應將這種結構保持下來，即可制得相應的多孔PILs材料。

Yuan等[52]采用ILs單體[Vrim]Br經水相乳液聚合得到了具有各種不同微觀結構的PILs。其中，ILs既是聚合反應的單體，又是乳液聚合的表面活性劑，并在水溶液中形成膠束乳液，通過膠團的自聚合得到PILs。

4.3 交聯成孔法

通過高分子鏈條之間的交聯，可以形成不同的網絡結構和孔徑分布，同時可提高其機械強度，如利用交聯聚苯乙烯制備大孔離子交換樹脂。PILs的交聯度可通過交聯劑的用量控制，交聯孔徑和孔隙率可通過交聯劑的剛性和長度來調控，交聯反應的類型很多視聚合鏈上已有官能團的類型而定。目前，文獻報道的PILs的交聯劑多數為具有兩個聚合側鏈的ILs單體。如線性PILs P[VBTEA][PF6]的比表面積為0.71m2/g，但經MBA交聯的PILs（MBA-P[VBTEA][PF6]）的比表面積卻高達39m2/g，表觀孔隙率達64.3%[53]。Noble等[54]合成了具有交聯結構的PILs膜材料，可用于小分子氣體的分離。

4.4 陰離子對介孔結構的影響

陰離子對PILs介孔結構具有重要影響。如Yan等[55]以具有表面活性劑性質的離子液體單體[AcrC10MIm]Br和甲基丙烯酸甲酯（MMA）為單體，通過乳液共聚，得到了穩定的凝膠狀PILs，[AcrC10MIm]Br/MMA，其電鏡結構如圖8(a)所示。向該凝膠中加入KPF6立刻生成介孔結構的沉淀物，[AcrC10MIm]PF6/MMA，這是因為聚合物表面的離子對由親水轉化為憎水性質，其結構如圖8(b)所示。當圖B中的凝膠用NaBr溶液浸泡后，其孔結構消失，見圖8(c)。

4.5 PILs的憎/親水性

作為一種潛在的功能高分子材料，人們希望能夠調控PILs材料的親水/親油性質，以滿足不同應用場合的需要。眾所周知，ILs的憎水性主要由陰離子決定，如以Tf2N、PF6、TfA為陰離子的ILs多數為憎水性的；ILs憎水性隨著側鏈烷基（憎水基團）長度的增加而增加；相反地，引入—OH，羧基和聚氧乙烯等極性基團均有助于提高ILs的親水性。事實上，在陰陽離子側鏈中引入氟代烷基[56-59]和有機硅基團[60]可以顯著提高ILs的憎水性，但同時也迅速提高了ILs的熔點，因此這種方法在ILs的性質調控中應用不多。這些因素的影響同樣適用于PILs的憎水性/親水性調控。

圖8 陰離子對復合PILs凝膠材料[AcrC10MIm]Br/MMA孔結構的影響[55]

Tokuda等[61]發現，向P[MTMA][TFSA]的乙醇乳濁液中加入LiBr，可得到透明的PILs溶液；向上述透明溶液中加入無機鹽Li[TFSA]則重新形成白色乳濁液，說明PILs的憎水性可以通過改變陰離子的類型進行調變。上述現象與圖9中離子交換反應有關。

圖9 [MTMA][TFSA]與[MTMA][Br]在乙醇中的轉換

5 結 語

PILs是離子液體和聚合物的雜化體，兼具二者的結構和性質特點，屬于一種特殊的聚電解質，其離子特性、聚合物特性以及納微結構上的可調控性為其潛在的應用提供了廣闊空間。PILs在導電高分子材料、膜分離材料、離子交換樹脂、介孔催化材料、介孔吸附劑等方面具有十分誘人的應用前景。ILs數目、ILs單體的聚合方式以及孔結構的調控方式眾多，而三者的組合方式更是花樣繁多，因此，PILs具有更強的可設計性，可根據具體的應用場合以及對PILs產品組成和結構的要求進行精細設計，從而制備出具有獨特結構和優異性能的新型PILs介孔材料或其他功能材料。

目前，PILs材料的合成和應用研究尚處于起步階段，PILs的數量較少，PILs聚合方式單一，對孔結構的調控規律尚缺乏認識。在今后PILs的研究中，應該注重PILs新的合成路線研究，加強PILs產品的相對分子質量表征、鏈段分布分析、微/介觀結構分析以及機械強度和可加工性能的表征，以從實驗方面獲得PILs的構效關系認識。因此，從分子模擬和實驗兩方面研究PILs組成、結構和性質之間的關系至關重要，也是從目前的嘗試性實驗制備到目標導向型分子設計的必經之路。

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From ILs to PILs：Synthesis and structure tuning of poly ionic liquids mesoporous materials

LI Chunxi，XIONG Jiali，MENG Hong，LU Yingzhou
（School of Chemical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China）

Poly ionic liquids （PILs） are a new kind of polyelectrolytes with structural and properties characteristics of both polymers and ionic liquids （ILs），which may overcome some of the intrinsic demerits of ILs. PILs may be solid，liquid or gel like soft matter with varying micro/meso structures and functionalities，and have become one of the research frontiers in both ILs and mesoporous polymer materials. This paper reviews the characteristics of ILs and the bottlenecks confronting their potential use，explains the necessity of development of PILs，and summarizes main kinds of the ILs monomers，synthesis approaches of PILs and methods for tuning their micro/meso structures and properties. Finally future research topics are stressed，including novel synthesis approaches，systematic characterization of PILs，as well as determination of the constitution-structure-properties relationship thereof toward molecular design for the task-specific PILs materials.

ionic liquid；polymer；poly ionic liquid；mesoporous materials

TQ 316.6

A

1000-6613（2014）08-1941-10

10.3969/j.issn.1000-6613.2014.08.001

2014-04-03；修改稿日期：2014-04-29。

國家自然科學基金項目（21376011）。

及聯系人：李春喜（1964—），男，博士，教授，博士生導師，主要從事化工熱力學及分離技術以及環境化工和產品工程研究。E-mail licx@mail.buct.edu.cn。