在化学工业中，催化剂是提升反应效率的关键。相较于多相催化体系，均相催化体系通常展现出更高的催化活性及选择性优势。然而，其与反应介质形成的均相混合特性导致催化剂回收困难、成本高昂。而多相催化体系虽容易分离，却常因活性位点暴露不足导致催化性能下降。如何让催化剂兼具“均相的高效”和“多相的易回收”？研究者将目光投向了智能响应材料——它们能像“开关”一样，随环境变化在溶解（均相）与聚集（多相）状态间自由切换，实现催化与回收的完美平衡。

  近期，浙江理工大学王新平教授、周娴婧副教授团队与瑞典斯德哥尔摩大学Jiayin Yuan教授合作开发了一种基于1,2,4-三氮唑鎓的热响应性聚离子液体（PILs），成功用于甲醇中多孔有机笼的可控合成。当温度高于临界相转变温度时，PILs完全溶解，呈现均相状态，催化活性位点充分暴露，反应速率显著提升（开关“开启”）；当温度低于临界相转变温度时，PILs链段塌陷并沉淀，转化为非均相状态，催化活性被抑制（开关“关闭”），同时可通过简单离心或过滤实现催化剂的回收与再利用，如图1所示。通过温度循环切换，催化过程可实现“开-关”控制，且催化剂在6次循环后仍保持高效活性。

图1. 热响应性1,2,4-三氮唑PIL催化剂的工作原理示意图。

  1,2,4-三氮唑PILs在甲醇中具有低温溶解高温不溶的上临界溶液温度（UCST）型温度响应性，且其浊点温度与浓度相关（图2a）。催化实验表明，当反应温度高于浊点温度时，反应速率会发生突跃（图2b-d）。升降温循环实验进一步验证了催化活性的温控“开关”切换（图2e）。

图2. (a) 1,2,4-三唑鎓基PIL的相图，(b-d)不同温度下合成多孔有机笼的产率及升降温循环催化实验。黄色：T > UCST，绿色：T < UCST。

  该研究不仅为多孔有机笼的高效合成提供了新方法，还为设计智能催化系统开辟了思路。以上研究成果近期以“Reversible Switching and Recycling of Thermoresponsive 1,2,4-Triazolium-Based Poly(ionic liquid) Catalysts for Porous Organic Cage Synthesis in Organic Media”为题，发表于ACS Macro Letters（DOI：10.1021/acsmacrolett.5c00072）。浙江理工大学化学与化工学院硕士生朱杰锋为第一作者，王新平教授、周娴婧副教授及斯德哥尔摩大学Jiayin Yuan教授为通讯作者。

  论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmacrolett.5c00072