绿色溶剂中分子聚集行为与功能调控的SAXS研究新进展

超临界CO2、离子液体是具有许多独特性质的绿色介质。超临界CO2的密度、溶剂化能力、粘度、扩散系数等物理化学性质随温度和压力的变化十分敏感，即在不改变化学组成的条件下，其性质可以用压力连续调节。离子液体具有不挥发、对很多有机物和无机物都有很好的溶解能力、较好的化学稳定性、不易燃等特点，此外，通过阴阳离子的设计可改变离子液体的物理和化学性质，使离子液体的性质可“调节”，使之成为可设计的绿色溶剂。研究绿色溶剂中分子的聚集行为与功能调控不仅具有重要的理论意义，而且具有实际应用价值。
中国科学院化学研究所胶体、界面与化学热力学实验室韩布兴研究员领导的课题组利用北京同步辐射装置1W2A和4B9A光束线的小角X射线散射（SAXS）技术研究绿色溶剂中分子聚集行为与功能调控。他们在2008年发现CO2可作为新型“开关”调控液晶和胶束之间的转变（Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 10119 – 10123）。今年初他们报道了超临界CO2/离子液体乳液体系中的有序介孔—微孔金属有机框架纳米球的成功制备（Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 636 – 639）。最近他们的研究再次取得重要进展，通过原位SAXS研究CO2/离子液体/表面活性剂体系的微观结构变化，并结合相行为与分子间相互作用等研究，发现这类体系可形成离子液体包CO2型微乳液，并阐述了其形成机理，该研究成果发表在近期的《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 9911 – 9915）上。这种新型微乳液与传统油水微乳液相比具有许多特点，如微乳液由两种绿色溶剂组成,并且其性质和功能可以用CO2的压力和离子液体的种类进行有效调控；CO2可以通过卸压方便地去除，不会造成对产物的污染等。
此外，他们还利用同步辐射SAXS技术对多种超临界CO2、离子液体体系开展研究，取得系列成果，如CO2作为新型“开关”调控Pluronic表面活性剂在水中的胶束化行为（Chem. Eur. J., 2011, 17, 4266-4272）、CO2诱导水/油/水型双重纳米乳液形成（Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 684-689）、CO2诱导油水乳液发生转相（Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 6065-6070）等。
以上研究涉及绿色化学、胶体与界面科学、化学热力学等领域的相互交叉与渗透，研究成果拓宽了绿色介质和有序溶液的研究内涵。这些新型微乳液体系和调控方法在材料合成、化学反应等领域中有广阔的应用前景。