【摘要】 近日,来自南通大学的李奇博士、苏州大学严锋教授和Eastern Michigan University的John Texter教授合作对(聚)离子液体领域近5-6年的进展做了全面概述

第一作者:李奇,南通大学化学化工学院

通讯作者:John Texter,Eastern Michigan University

文献链接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.chemrev.3c00429

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近日,来自南通大学的李奇博士、苏州大学严锋教授和Eastern Michigan University的John Texter教授合作对(聚)离子液体领域近5-6年的进展做了全面概述,包括(聚)离子液体分类、典型的合成反应、独特的理化性质和各领域的应用。作者首先介绍了离子液体的发展历史,前人的研究成果。随后,讨论了近年来新合成的(聚)离子液体的合成条件、反应类型、光电热力磁等性能及实际应用。最后,总结了(聚)离子液体领域的一些潜在研究挑战,并对未来新型离子液体的开发与应用做了展望。

背景介绍
(聚)离子液体是一种应用十分广泛的功能材料,是现代材料科学研究的热门领域。(聚)离子液体可由离子液体单体聚合成(聚)离子液体,通过阴离子和阳离子的配对,可以自由组成成千上万种不同性能的功能材料,可以根据应用目的自由设计或定制特殊结构的(聚)离子液体。这种材料具有优异的热稳定性,良好的离子导电性,可调控的磁力性能,优异的光学性能及机械力学性能。本身可以作为功能材料,也可以与其他材料复合,形成新型的复合功能材料。这些优异的理化性能让科学家和科研学者认识到开发新型(聚)离子液体及其复合材料的重要性,也为其在实际应用领域提供了新思路与科学启示。
图文解析

图1 (聚)离子液体合成、性能与应用
Part 1. 离子液体单体与聚合反应
离子液体单体种类十分庞大,通过阴离子和阳离子的交换、组合,可以调控(聚)离子液体的亲疏水性能和导电性能。图2列举了近年来应用广泛的部分离子液体单体。
图2 部分典型的离子液体单体
Part 2. 物理化学性能
作者从光、电、热、力、磁等几方面全面介绍了(聚)离子液体,并讨论了它们的应用场景。聚)离子液体与不带电聚合物的区别在于它们相对较高的电荷密度间的相互作用。聚合物链内和链间的电荷对于理解分子工程增加离子导电性尤为重要。电荷密度和分子堆叠是评估(聚)离子液体体系中离子导电性变化的关键因素。因为它们在物理研究中的重要性,在属性部分,我们依次讨论了分子重量、热性能以及红外和拉曼散射研究。此外,流变学、粘弹性、力学性能、离子传输也是本章的概述重点。
Part 3. 应用
图3. (聚)离子液体基材料的重要应用
作者介绍

李奇博士:南通大学青年教师,2019年于苏州大学获得工学博士学位,导师严锋教授。2019年加入南通大学化学化工学院,主要从事(聚)离子液体衍生材料、碳基功能材料、分离膜及电催化性能的研究。以第一作者身份在Chemical Reviews, Energy &Environmental Materials, Small, Journal of Physical Chemistry Letters, Chemical Engineering Journal等期刊发表学术论文,授权发明专利3项。

严锋教授:苏州大学材料科学教授,博士生导师,国家杰出青年基金获得者。2000年于南京大学获得高分子科学博士学位,并于2006年加入苏州大学。研究方向有新型离子器件的开发,用于电化学能量收集的聚合物和离子凝胶、人工皮肤传感器和抗菌应用。以通讯作者在Nature Materials, Chemical Society Reviews, Science Advances, Angew. Chem., Advanced Materials 等期刊发表SCI论文200多篇。2014年,中国杰出青年学者奖和“首届江苏省科学技术奖”。2021年,任国家重点研究和中国发展计划首席科学家。
Prof. John Texter: He is Professor Emeritus of Polymer and Coating Technology at Eastern Michigan University. He has been Editor-in-Chief of the Journal of Dispersion Science and Technology, Associate Editor of the Journal of Nanoparticle Research, and Section Editor for Applications of Current Opinion in Colloid and Interface Science. He has worked for and consults through Strider Research Corporation, and he has worked for Eastman Kodak Company in various areas of dispersion and emulsion technology. He received his undergraduate engineering education and his PhD in Chemistry from Lehigh University, where he studied at the Zettlemoyer Center for Surface and Coatings Research. He is an experienced lecturer, organizer, and technical project manager. He is an inventor, editor, and author of over 250 publications including five books, 47 issued U.S. patents, and many research and review articles. He has received numerous awards and honors, and he is a Fellow of the American Physical Society, the American Chemical Society, and of the Society for Imaging Science and Technology. He has served as Chairman of the ACS Division of Colloid and Surface Chemistry, Chairman of the Chemistry at Interfaces Gordon Research Conference, Chair of the Chemistry of Supramolecules and Assemblies Gordon Research Conference, and organizer of many international symposia. He is a visiting guest Chair Professor at the School of Chemistry, Chemical Engineering, and Materials Science of Soochow University and has been a visiting professor at the Colloid and Interfaces Max Planck Institute in Potsdam (Golm), at the Graduate School of Science and Technology, Kumamoto University, and at the Fachhochschule Esslingen. His research focuses on stimuli responsive polymers, particles, and materials and the general area of dispersion science and practice.