一个国际联合研究小组日前宣称，他们合成了世界首种具有永久性多孔结构的液体材料。这种液体对气体具有极强的吸纳和溶解能力，有望提升目前许多化学反应的反应效率，并在碳捕获等领域获得应用，相关论文发表在11月12日出版的《自然》杂志上（Nature, 2015, DOI: 10.1038/nature16072）。同期的“News and Views”栏目对这一研究进行了评述（Materials chemistry: Liquefied molecular holes）。
英国贝尔法斯特女王大学Stuart L. James率领的国际联合研究小组设计了一种特别的化合物分子。这是一种中空的有机笼状分子，在其外围表面连接了可溶于周围溶剂的基团，而且这些“笼子”的开口很小，使得那些表面基团或大的溶剂分子不能阻塞于这些开口。
James教授说，“包含永久孔隙的材料在技术上是重要的，它们被用于制造各种塑料产品和汽油产品。然而，这些多孔材料一直以来都局限于固体。”他们所做的就是“自下而上”地设计一种特殊的液体，这种液体组成分子的形状使其无法填满所有空间。他补充道，“正是由于中空的结构，这种液体能够溶解非常大量的气体，这些初步实验帮助我们了解这种新型材料，其结果显示了其在气体溶解方面可能会有长期应用。”
研究人员最初是将在表面连上冠醚基团的中空有机“芯”结构溶解在冠醚溶剂来实现液体孔隙。为了优化气体吸收能力，该团队把尽可能多的笼状分子和溶剂混合在一起，与溶剂分子的数量比达到1:12。当与甲烷接触时，这种液体能够比单独的溶剂多吸收七倍的气体。
但冠醚很难合成，并且黏度很大，流动缓慢。所以来自利物浦大学的合作者Andrew I. Cooper和Rebecca L. Greenaway通过在有机空心笼上覆盖一种二胺的混合物，开发了另一种多孔的液体，并将其溶于六氯丙烯。所得的多孔质液体的流动性是冠醚系材料的十倍。研究人员只用一步就合成了被覆盖的笼状分子，并且该溶剂可以直接在市场上买到。
在早期的工作中，美国橡树岭国家实验室的Shannon M. Mahurin和戴胜（Sheng Dai）及其同事们创造出了有液体状高分子表面涂层的空心胶体二氧化硅纳米粒子（Angew. Chem. Int. Ed., 2015, DOI:10.1002/anie.201409420），但相比之下，这种新的多孔液体更容易在分子层面上进行修饰。戴评论说：“这种液体将开辟新的领域，让我们重新思考和认识孔隙。”
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