离子液体：塑造清洁能源的“神话元素”
从1914年离子液体诞生到现在，已经走过了近100年历程，随着科学技术的日益更新和发展，现代研制出的离子液体，越来越被各国科学家应用于清洁能源的开发中去。今年5月，中美科学家先后在离子液体研发领域获得最新突破。
离子液体
离子液体(ionic liquid，IL)是指液态时的离子化合物。所有可熔融而不分解或气化的盐类都可作离子液体，如高温下的氯化钠，其中就含有钠离子和氯离子。离子液体在冷却时一般生成离子性固体，可能是结晶或无定形的。
相关资料表明，在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等，目前尚无统一的名称，但倾向于简称离子液体。在离子化合物中，阴阳离子之间的作用力为库仑力，其大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关，离子半径越大，它们之间的作用力越小，这种离子化合物的熔点就越低。某些离子化合物的阴阳离子体积很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。
离子液体作为离子化合物，其熔点较低的主要原因是因其结构中某些取代基的不对称性使离子不能规则地堆积成晶体所致。它一般由有机阳离子和无机阴离子组成，常见的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子等，阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子等。
离子液体的历史可以追溯到1914年，当时Walden报道了(EtNH3) HNO3-的合成(熔点12℃) 。这种物质由浓硝酸和乙胺反应制得，但是，由于其在空气中很不稳定而极易发生爆炸，它的发现在当时并没有引起人们的兴趣，这是最早的离子液体。
直到1976年，美国Colorado州立大学的Robert利用AICl3/[N-EtPy]Cl作电解液，进行有机电化学研究时，发现这种室温离子液体是很好的电解液，能和有机物混溶，不含质子，电化学窗口较宽。1992年Wilkes以1-甲基-3-乙基咪唑为阳离子合成出氯化1-甲基-3-乙基咪唑，在摩尔分数为50%的AICl3存在下，其熔点达到了8℃。在这以后，离子液体的应用研究才真正得到广泛的开展。
离子液体作为碳前驱体修饰电极材料
5月中旬，来自中科院物理研究所的消息，该所北京凝聚态物理国家实验室胡勇胜课题组首次使用离子液体作为碳的前驱体，对多孔Li4Ti5O12的进行表面包覆。与传统的固态碳源前驱体相比，离子液体由于具有流动性质更容易深入多孔材料中，而且在较低的蒸汽压下，裂解温度范围较宽 (400-1000 ℃)，也不伴随快速的溶剂蒸发，这些都有利于在颗粒表面形成均匀的包覆薄层。此外，通过选择不同类型的离子液体还可以调节包覆层的组成。因此使用离子液体作为前驱体，对于调节包覆层和表界面的组成和性质方面具有明显的优势，这一点对于材料的设计和优化尤为重要。
事实上，在2012年，关于离子液体的研究，我国就有重大进展。据悉，中国科学院兰州化学物理研究所承担的“十二五”国家科技支撑计划项目“甲醇经三聚甲醛合成多醚类清洁柴油用含氧化合物关键技术及其应用示范”取得重大进展，自主研究开发的年产百吨级聚甲氧基二甲醚(简称DMMn)中试装置于8月中旬在兰州化物所白银中试基地投料试车成功，并完成了中试试验，打通了工艺全流程，实现了稳定运行、催化分离、产品处理等关键工艺过程，再现了实验室的结果。
兰州化物所凭借其在功能化离子液体的构筑及其催化反应性能方面深厚的研究积累，于2007年率先在国内突破了离子液体催化合成DMMn新技术的研究工作，目前在该领域已申请国内外相关发明专利近四十件，已获得中国和美国专利授权超过九项。该项技术将促进以甲醇为原料的碳一化学化工的发展，对非石油原料路线合成清洁燃料技术产生重大影响。
离子液体或称为未来火箭燃料
据国外媒体报道，从上个世纪70年代进行火箭发射到本世纪初最先进的好奇号火星车任务都在使用较为“原始”的动力，肼依然是目前火箭发射的燃料，该化学物质也被称为联氨。虽然肼可以释放出大量的能量，但是该物质是剧毒的，经过美国空军的研究所经过多年探索，终于找到了替代肼的火箭燃料，不仅比肼燃料更加安全，也很环保，燃料释放能量也很高。
这种新型推进剂是一种离子液体，分子具有一个正电荷或者一个负电荷，并以液体的形式存在。离子液体的特性使得该物质非常安全，有利于运输和存储，但是在此前的实验中，离子液体没有很强的释放能量特点，这意味着当它们燃烧时不会产生推动火箭所需的能量。
来自美国空军火箭推进研究小组科学家汤姆•霍金斯认为离子液体将是潜在的火箭燃料来源。当前的离子液体火箭推进剂的专业名称为AF-M315E，以液态的形式呈现，如果用低压处理，就会慢慢蒸发，这意味着离子液体火箭推进剂更加稳定，易燃性低于肼，也很容易处理使用。在毒性方面，AF-M315E仅释放出无毒的气体，比如水蒸气、氢气和二氧化碳等。据了解，使用这型绿色推进剂的火箭将在2015进行首次测试飞行，如果测试成功，那么将开启一个全新的载人航天时代。
