研究亮点：

  近期，西工大郑亚萍教授团队报道了具有刺激响应功能的多孔液体（Porous liquids, PLs），并提出了智能多孔液体（Smart Porous liquids, SPLs）的概念。据悉，这是首次报道的具有刺激响应性的PLs，通过剪切-热的外部刺激实现了PLs的可逆“固-液”转变响应行为，并深入探究了其刺激响应性在CO₂和C₂H₂捕集的应用。更重要的是，这为后续构筑具有其它刺激响应性（如热、机械、pH、光、电和磁等）的PLs提供了思路。本文于近日发表于RSC旗下国际知名期刊《Journal of Materials Chemistry A》。

为了解决上述问题，构筑具有外部刺激响应性的多孔液体PLs，即实现材料的可制造特性和液体材料适应性的结合被认为是上述问题的有效解决方案之一。本文首次提出了具有刺激响应性的多孔液体的概念，即通过引入具有外部刺激响应（热、机械、pH、光、电和磁等）的可逆相变位阻溶剂，将固态和液态的两种明显悖论的属性赋予给PLs，以实现根据材料的应用场合与需求“任意”切换材料的“固-液”属性。通过离子液晶1-丁基-（3-丙基三甲基铵）咪唑双（三氟甲基磺酰基）酰胺（[C₄ImC₃N₁₁₁][NTf₂]₂）与MOFs的自组装制备新型刺激响应性SRPILs。采用SAXS、WAXS、SEM与POM等表征手段评价其温度、剪切刺激“固-液”可逆相变行为，并揭示MOFs/ILCs的质量比对SRPILs中间相液晶织构、相变温度和CO₂、C₂H₄吸附与分离性能的可控调节机理，如图Scheme 1所示。 

Scheme 1. (a) Schematic illustration of the reversible order–disorder phase transitions of the SRPILs by shearing and heating stimuli. (b) Self-assembled nanostructures of PILCs with increasing mass ratio of MOFs/ILCs. (c) Tyndall effect of the SRPILs left standing for 360 days. (d) Photographs of the reversible liquid-solid phase transition of the SRPILs triggered by shearing and heating. (e) Interactions between ILCs and ZIF8.

图1（e）展示了在剪切和加热的刺激下，ZIF-8-PILs-10的可逆固-液转变响应行为。图2为在剪切刺激下，ZIF-67-PILCs-10与UiO-66-PILCs-10由液相转变为固相的照片，通过研磨后又可以转变成粉末状态。SRPILs的“固-液”相变特性为解决PILs的难操作如运输与泄露等难题提供了有效的解决方案。 

图3. SRPILs的气体吸附、分离和稳定性特性，（a）[C₄ImC₃N₁₁₁][NTf₂]₂的分子构象图，77 K下，ZIF-8、ZIF-67、ZIF-8@ZIF-67和UIO-66-NH₂的N₂吸附-脱附等温线（b）及其基于DTF模型计算的相应孔径分布（c），在25 ℃下，[C₄ImC₃N₁₁₁][NTf₂]₂和ZIF-8-PILC-5、ZIF-8-PILC-10的CO₂（d）和（e）C₂H₄吸附等温线，（f）在25 ℃和1 bar下，混合气CO₂/C₂H₄（50:50，v/v）的ZIF-8-PILs-5和ZIF-8-PILCs-5的实验突破曲线，ZIF-PILs-5（g）和ZIF-8-PILCs-5（h）在25 ℃干燥条件下的三个循环实验突破曲线，（i）4次可逆相变循环后ZIF-PILs-10的PXRD曲线

小结：

  本文首次报道的具有刺激响应性的PLs，通过剪切-热的外部刺激实现了PLs的可逆“固-液”转变响应行为，并提出了智能多孔液体（Smart Porous liquids, SPLs）的概念。采用SAXS、WAXS、SEM与POM等相结合评价了其温度、剪切刺激“固-液”可逆相变行为，SRPILs在剪切-热刺激响应下，实现了固相PILCs与流动相PILs间的快速可逆相变。通过气体吸附量测试、气体突破实验和理论模拟，证实了其CO₂/C₂H₄混合物的有效分离特性；此外，其在CO₂/C₂H₄分离中也表现出优异的再生、循环利用和长期稳定性。更重要地是，这为后续构筑具有其它刺激响应性（如热、机械、pH、光、电和磁等）的PLs提供了思路。

  在本文研究基础上，目前该研究团队正在开展含金属有机框架材料（MOFs）、共价有机框架材料（COFs）、金属有机笼（MOP）等先进多孔材料的新型多孔液体的制备与应用研究。

  论文信息及链接：

  X. Li, D. Wang, Z. He, F. Su, J. Zhang, Y. Wang, Y. Xin, H. Wang, D. Yao*, M. Li*, Y. Zheng*. Dual stimuli-responsive porous ionic liquids with the reversible phase transition behaviors based on ionic liquid crystals for CO₂ and C₂H₄ adsorption, Journal of Materials Chemistry A, 2022, 10, 13333-13344. DOI: 10.1039/d2ta01341j

  https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ta/d2ta01341j

科研团队简介：

  近年来，西北工业大学郑亚萍教授团队（下文简称团队）长期从事多孔液体、无溶剂纳米流体的设计与开发，及其在气体捕集与分离、聚合物基复合材料等领域的应用研究。团队现有教授1人，副教授1人，研究生20余人和本科生10余人。近几年，团队尤其在多孔液体领域取得了一系列进展，成功构筑了基于中空碳球、中空SiO₂、MIL-53、UiO-66、ZIF-8、ZIF-67等一系列多孔液体，并将其应用在气体捕集方面，为我国实现碳中和的目标进程中碳捕集与封存技术（CCS）所需的气体捕集材料设计提供有力的理论基础。长期以来，团队依托学校三航、材料、兵器等优势工科，积极与国内外多个科研院所（中国航天研究院、新加坡国立大学、美国橡树岭国家实验室等）开展广泛合作，探索多孔液体与无溶剂纳米流体的应用研究。截止目前，已主持完成国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、航空科学基金和航天科学基金等国家级、省部级纵向和横项课题20余项，发表论文170余篇；授权和受理国家发明专利10余项；参编高等学校教材4部。

近年来团队发表的多孔液体相关的部分代表性论文：

J. Mater. Chem. A 2022, 10, 13333.

Adv. Funct. Mater. 2021, 32: 2104162.

Small 2021, 17, 2006687.

J. Mater. Chem. A 2021, 9, 15441

Chem. Eng. J. 2021, 409, 128082.

Chem. Eng. J. 2021, 417, 129239.

ACS Appl. Mater. Inter. 2021, 13, 2600.

Chem. Eng. J. 2020, 416, 127625. (Highly Cited Papers)

化学进展, 2021, 33(10): 1874-1886. DOI:10.7536/PC20002 (Review, SCI)

化学学报, 2022, 80(06): 848-860. DOI: 10.6023/A22010053 (Review, SCI)

Chem. Commun. 2019, 55, 13179.

Nanoscale 2019, 11, 1515.

Compos. Sci. Technol. 2019, 181, 107711.

Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2017, 129, 15154.