近日，中國科學院上海應用物理研究所輻射化學研究室吳國忠課題組研究受限空間內離子液體的相行為取得新進展，相關研究成果發表在Journal of Physical Chemistry Letters上。
離子液體是完全由陰陽離子組成的一類特殊鹽類，由于離子液體獨特的物理化學性質，如幾乎不揮發、不可燃、熱穩定性好等特性，使其在合成、分離和催化等許多領域，特別在表面催化、燃料電池中的電解質和導電復合材料方面都有著廣泛用途，而應用中會涉及離子液體受限于納米空間，其相變的研究是該領域研究的熱點。
研究發現，不同氣氛下離子液體在多孔SiO2(平均孔徑4nm)孔道中填充后，其物化性質表現出巨大差異。在高真空條件下，離子液體填充SiO2后的熔點顯著升高，升高約140攝氏度，這與其他文獻報道的結果不同，大多數文獻報道離子液體填充在納米空間其熔點下降。分析認為，采用高真空填充離子液體，可以使離子液體幾乎填充滿整個孔道(如圖1上圖)，體系只有固液相界面，納米尺度下強烈的界面誘導作用和納米限域效應導致離子液體呈現類晶體性質，高分辨TEM圖也顯示填充后離子液體均勻分散在孔道內(圖2c)。而常壓條件下填充時，因孔道內壓縮氣體的存在，離子液體只能吸附在孔道入口處或者部分進入孔道內部，體系形成復雜的氣-液-固三相界面，離子液體分子排列比較松散，導致離子液體熔點下降。
論文信息：Unravelling the Role of the Compressed Gas on Melting Point of Liquid Confined in Nanospace, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3: 1052?1055.
圖1. 不同氣氛下離子液體填充多孔SiO2的示意圖
圖2. 高分辨STEM圖及EDX譜比較：SiO2 (a, d), 離子液體負載SiO2 (b, e), 離子液體填充SiO2(c, f)