中化新网讯香山科学会议近日召开了以“离子液体应用的重大科学问题”为主题的研讨会,49名多学科、跨领域的专家学者探讨了离子液体基础研究及工业化应用过程中存在的关键共性问题。专家们认为,离子液体作为一类新型介质,在材料、化工、生物质等诸多领域已展现出良好的应用前景,是国际科技战略必争的新高地。我国近期若要在离子液体应用上取得重大突破,需要对其应用领域与前景进行疏理,并针对国家重大需求如Q趸碳捕集利用、新能源开发利用等,构建相应的离子液体清洁节能过程。
由探索O蚬ひ祷应用
在我国,工业节能减排及产业结构调整对传统材料和生产过程提出了U剑离子液体作为全新的介质和软功能材料面临着历史性机遇,正处于由探索走向应用的转折阶段。与会专家表示,离子液体未来可能实现大规模应用或引领高新技术发展的方向包括:医药精细化工、电化学与储能、石油化工清洁工艺、煤化工、材料及功能产品、生物质转化利用、工业废5目刂朴胱试椿技术、太阳能及新能源、新型技术与装备等。当下,有必要建立离子液体的网络交流平台,形成国内一流的离子液体研究创新团队,逐步攻克离子液体工业应用中存在的关键科学问题。
中科院过程工程研究所张锁江研究员分析了离子液体应用的关键科学问题。他指出,离子液体之所以在催化、分离、电化学等领域得到越来越广泛的应用,源于其具有的独特理化性质。目前,国内围绕离子液体微观结构-性质关系的研究已取得显著成就,今后在科研过程中要注重创新,在界定离子液体具体定义的基础上,努力在应用中建立系统的数据库与分子设计软件。
中科院化学研究所韩布兴研究员等认为,离子液体虽然在实验室研究中能获得高的反应分离性能,但工业化时离子液体介质的稳定性不足,循环和回收较困难,缺乏反应体系E传递规律。专家建议,在规模化应用之前应考察离子液体的使用效率,包括使用寿命等,同时应对离子液体的稳定性做规范定义,包括热稳定性、化学稳定性及工业稳定性,作为离子液体工艺工业化的参考。
应用研究接轨战略需求
低成本功能化离子液体的设计与制备,是离子液体大规模工业应用的前提。记者了解到,中国石油大学(北京)已制备出对C4烷基化具有高活性和选择性的复合离子液体,并展开了放大生产以及C4烷基化的中试试验和工业侧线G验。此外,离子液体在二氧化碳捕集分离和转化利用中也表现出优良性能,国外已开发成功系列功能化离子液体,如胍类、氨基酸类、膦类、多氨基类等,展示出在工业应用方面的可行性。
随着石油、煤炭等不可再生资源的日益短缺,纤维素资源的有效利用符合人类社会可持续发展的需要。近年来,离子液体作为溶剂或反应介质在纤维素化学领域成功应用,特别是在纤维素加工及水解方面的研究已经引起了学术界和工业界的极大兴趣。专家认为,开发新型、低毒、价廉且高效溶解纤维素的离子液体,是满足其在纤维素不同领域应用的重要前提,也是该领域的重要研究内容。
在此次会议上,专家学者一致建议,联合学术界和离子液体产业界,共同制定量化的离子液体质量标准及质量控制指标,包括各种化学性质、物化指标等。由于离子液体在经济性、技术性上不占优势,因此应从药品等价格昂贵、用量少的行业着手开展离子液体的工业化应用,并在应用的基础上倒推关键科学问题,从而实现低成本功能化离子液体的设计与制备。
未来发展定位工业“香油”
专家介绍,由于离子液体经历了近十年的发展,还未见其在工业上得到大规模应用,因而国家的支持力度相对前几年有所减少。因此,今后的离子液体研究应突出优势规避弱项,从工艺、催化剂稳定性、经济成本核算等全方位考量,;其作为工业生产的“香油”来用,如重点解决电池、二氧化碳问题等,并注重工艺的持续创新。
作为离子液体研究的最重要内容之一,催化应用研究近十年来已开展了大量工作。尽管绝大部分离子液体参与的催化反应或过程尚不具备实际应用价值,但其向工业化推进的速度以及所展现的巨大潜力令人鼓舞。未来一个时期,离子液体作为催化介质和材料的研究,将集中于生物催化-生物酶催化反应、生物质转化、清洁能源催化、清洁催化反应工艺、固载离子液体催化等方面。
离子液体具有极低的蒸汽压、不可燃性、较高的热稳定性、低熔点及导电性等特性,这正是高性能润滑剂所需要的。眼下,离子液体润滑剂的最大问题是其对基底的腐蚀性,发展无腐蚀的离子液体润滑剂已成为当前研究的重要方向。工业化生产需要大批量润滑剂,如何=模化生产、进一步降低离子液体润滑剂的成本,也是研究的一个方向。