离子液体作为一种全新的功能化介质和材料，已在材料、化工、生物质、电化学等诸多领域展现了良好的应用前景，其应用领域也从化学制备扩展到了环境科学、材料科学和工程技术等领域。出席日前在京举行的以“离子液体应用的重大科学问题”为主题的第366次香山科学会议的专家指出，离子液体正处在从探索向应用的转折阶段，离子液体应用孕育着新的突破。

　　蕴藏巨大潜力

　　化学工业是国民经济的支柱产业，但传统化学工业存在能耗高、物耗高、污染严重等问题。实践证明，新型介质的出现往往能够产生工艺过程的重大革新，从而大幅度降低能耗、物耗和污染。离子液体作为一种新型介质，为节能减排及实现物质温和转化提供了新的途径。

　　离子液体已引起国内外的广泛关注，目前相关研究论文接近每年3000篇，离子液体产品的专利近千篇，已逐渐成为国际化学化工领域的研究前沿和热点。

　　离子液体之所以在众多领域得到越来越广泛的应用，源于其具有独特的物理化学性质，例如液态温度范围宽、几乎可忽略的挥发性、电化学窗口宽，尤其是其性质可调。对其微观结构与物理化学性质之间定量关系的全面掌握、调控及建立相关性质的计算模型，是离子液体筛选、设计以及获得工业化应用的前提。

　　近10年来，作为离子液体研究最重要的内容之一，各国科学家开展了大量有关离子液体应用方面的研究工作，离子液体或作为“绿色”介质，或作为催化材料，或二者兼而有之。尽管目前报道的离子液体参与的催化反应很多，然而迄今为止催化过程的研究还为数不多，但离子液体向工业化推进的速度以及所展现的巨大潜力仍令人鼓舞。

　　在生物质能源利用方面，研究表明离子液体对于纤维素的溶解处理具有良好的效果，开发新型、低毒、价廉且高效溶解纤维素的离子液体成为该领域的重要研究内容。在能源及环境方面，采用离子液体可以对二氧化碳进行高效、高选择性、环境友好的捕集或固定。离子液体还可作为新型材料、润滑剂等，它的研究与开发对国家能源及国防安全具有重要意义。

　　关键科学技术问题

　　离子液体在资源、能源、环境等各领域以及促进社会可持续发展和科学技术自身发展需求方面蕴藏巨大潜力，但要实现大规模产业化应用，尚须认识并解决其关键科学技术问题。

　　制约离子液体大规模产业化应用的真正原因是，离子液体是新体系，人们对其本质和应用规律的认识还不够深入，许多研究仍然是孤立的、尝试性的、探索性的。由于离子液体种类繁多，普适性、全面的构效关系尚未建立，缺乏系统的筛选和设计方法，研究者始终不能确信是否找到了最合适的离子液体。因此，离子液体工业化最本质的要求是建立其构效关系。

　　以构效关系为指导，研究人员可以设计并合成各种合适的离子液体，尽管实验室试验效果不错，但在真正大规模工程放大设计时，还会遇到许多问题。其中，最关键的是离子液体体系的反应及传递规律和工程放大效应，系统的放大试验数据和理论有待深入研究。实践证明，离子液体的低成本功能化的设计与制备是其大规模工业应用的前提。目前，国内已建立了离子液体规模化制备技术，但功能化的离子液体的设计方法与合成技术有待进一步发展与提高。

　　另外，与会专家也一致认为，离子液体虽然在实验室研究中能获得更高的反应分离性能，但要真正实现工业化大规模应用前，还必须考虑离子液体的长期稳定性、环境安全性和经济性等问题。

　　规模化应用前景光明

　　专家建议，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。可以从石化、制药、电池等行业着手寻求离子液体的工业应用，并在工业应用的基础上解决关键科学问题，形成认知积累，攻克离子液体的微观结构与性质关系规律，从而实现低成本功能化离子液体的设计与制备。同时，必须开展离子液体的构效关系、工程放大和系统集成的基础理论和方法研究，为离子液体的大规模产业化应用提供科学技术支撑。

　　有分析认为，未来10年全球离子液体需求将大幅增长，2020年的销售额将从当前的约3亿美元强劲增长至34亿美元。目前，离子液体已在聚合反应、选择性烷基化和胺化反应、酰基化反应、酯化反应、催化加氢反应、烯烃的环氧化反应、电化学合成、支链脂肪酸的制备等方面显示出应用成效和优势，如反应速度快、转化率和选择性高、催化剂可循环重复利用等优点。将来，离子液体可能实现大规模应用或引领高新技术发展的方向还有溶剂萃取、物质的分离和纯化、废旧高分子化合物的回收、燃料电池和太阳能电池、工业废气中二氧化碳的提取、核燃料和核废料的分离与处理等。