Page 108 - 《精细化工）》2023年第10期
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·2186·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 40 卷

                 2+
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            （Pb 、Cd ）。                                         配位不饱和位点，以配位键的形式锚定离子液体。
                 不难发现，MOFs 封装离子液体多建立在分子                        该方式虽然较好地保持了载体骨架和形貌，但催化
            尺寸限域效应的基础上，大多数有机配体在极端离                             剂稳定性较差，活性组分易流失。此外，只有少数
            子条件下是不稳定的，这使得封装技术存在一定局                             MOFs 材料含有金属配位不饱和位点，且不饱和位
            限性。因此，现阶段只有少数通过封装实现的 MOFs                          点需要和离子液体的富电子基团存在相互作用，这
            固载离子液体的案例。总的来说，在 MOFs 中原位                          使得该固载方式具有一定的局限性；（3）通过 MOFs
            封装离子液体的固载化方式仍处于研究的初级阶                              材料纳米空腔限域离子液体，或者通过分子间作用
            段，需要在实验策略上取得现实的突破。                                 力固定离子液体。上述两种固载化方式均能较好地
                                                               保持载体的骨架和形貌，且此两种方式更适合于研
                                                               究载体材料与客体分子间相互作用。其中，通过分
                                                               子间作用力固定离子液体不可避免产生的问题就是
                                                               离子液体的流失，这是其应用过程中的一大瓶颈。
                                                               与此相比，孔径限域离子液体的稳定性可以得到保
                                                               证，但在此过程中，需要精确控制孔径和离子液体
                                                               的分子尺寸，需要理论模拟计算的支持。

                                                                   MOFs 与离子液体相互作用包括强化学结合
                图 8  MIL-101 封装咪唑基聚离子液体示意图           [57]      （配位键、共价键和离子键）和弱化学相互作用（π-π
            Fig. 8  Schematic diagram of MIL-101 encapsulated imidazole   相互作用和氢键），以及分子间作用力（库仑力和范
                   polyionic liquid catalyst [57]
                                                               德华相互作用力），是一个较复杂的体系。当 MOFs
                                                               与离子液体通过化学键进行桥连时，通过光谱表征
            3  MOFs 固载离子液体存在的问题
                                                               可以阐明相互作用机制。当 MOFs 与离子液体通过
                 MOFs 和离子液体各自的优势为 MOFs 固载离                     共价键的形式相连时，可以通过 FTIR 和 NMR 来证
            子液体提供了契机和希望。结合目前的应用，MOFs                           明，而配位键的存在常通过 X 射线光电子能谱
            为离子液体的多相化提供了优质的平台，帮助离子                             （XPS）和 X 射线电子吸收能谱（XAS）来表征。
            液体解决了分离、纯化和回收等诸多问题；同时，                             但 MOFs 与离子液体分子间的相互作用仍缺乏直
            离子液体也为 MOFs 结构和功能的多样性提供了新鲜                         接的实验证据，大多数表征停留在辅助证明阶段。
            的血液。但MOFs和离子液体各自的弱点也使得MOFs                         所以，为了揭示 MOFs 与离子液体相互作用机制，
            在固载离子液体的过程中存在许多局限性和挑战。                             后期的研究工作需要将实验研究和理论计算结合
                 迄今已经报道了大量的 MOFs 和离子液体单                        起来。
            体，但只有少数几种 MOFs 可作为载体用来固载离
                                                               4   结束语与展望
            子液体。其主要原因有两点：（1）MOFs 能否作为
            稳定支撑离子液体的载体是二者能否结合的前提和                                 MOFs 固载离子液体复合材料已经受到了人们
            基础。目前结构稳定、可用作载体材料的 MOFs 结
                                                               的广泛关注，其研究在近十年内迅速发展。MOFs
            构只有 MIL-101、MIL-100、UiO-66、ZIF-8 和 HKUST-1
                                                               固载离子液体复合材料既保留了离子液体的诸多特
            5 种，载体范围有待拓宽和提高；（2）离子液体与
                                                               异性优点，又改善了由于其黏度大而造成的传质阻
            MOFs 间能否建立起固载化桥梁，也就是 MOFs 与
                                                               力问题，实现了均相过程的多相化。同时，有效降
            离子液体之间的契合度是二者能否结合的关键。离
                                                               低了离子液体用量，并赋予离子液体易分离回收、
            子液体固有的物理化学性质，包括极化性、电负性、
                                                               可长效利用等优势，在催化、吸附、分离等领域均
            酸碱性、分子体积和大小，以及在不同溶剂中的化
                                                               展现出良好的应用前景。但 MOFs 固载离子液体复
            学行为，对其能否被固载化具有较大的影响。
                                                               合材料的研究还处于起步阶段，仍有诸多问题亟待
                 MOFs 固载离子液体的方式各有其独特的优
                                                               解决，如固载稳定性、固载化机理、分子间作用机
            势，但也存在以下劣势和不足：（1）利用 MOFs 材
            料中有机配体或官能团，对其进行后合成修饰，通                             制等，均需要深入研究 MOFs 载体材料与离子液体
            过化学反应接枝引入离子液体活性中心。该方式通                             之间的相互作用以提高二者之间的协同作用能力。
            过化学反应直接固载离子液体，离子液体固载稳定                             开发出稳定性好且功能性强的 MOFs 固载离子液体
            性高，但极易造成载体骨架结构的损坏和坍塌，且                             复合材料，仍待探索和研究。随着研究人员的日益
            活性组分均一性不易控制；（2）利用 MOFs 材料中                         关注，这一领域将会迎来更蓬勃的发展。
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