项目名称： 绿色溶剂体系的化学热力学性质及其应用研究

推荐单位： 北京市

项目简介：

本项目属于化学学科中化学热力学与绿色化学的交叉领域。

绿色溶剂体系的化学热力学及应用研究具有十分重要的意义。超临界流体和许多离子液体是重要的绿色溶剂。本项目对超临界流体、离子液体、超临界流体/离子液体体系的化学热力学性质及其在化学反应和材料科学中的应用开展了深入研究，取得系统性重要成果，主要包括：1）研制了十多套研究复杂超临界流体体系、超临界流体/离子液体体系化学热力学性质和化学反应性质的新仪器，包括国际上首次报道的测量溶质在超临界流体中溶解热的量热仪、同时测定超临界流体/离子液体体系相平衡和粘度的仪器，在相行为与分子间相互作用热力学实验和理论研究方面取得系统性原创成果。2）首次提出用超临界流体调控表面活性剂溶液体系热力学性质和微观结构的学术思想，开辟了化学热力学、超临界流体科学、胶体化学交叉的新研究方向，并率先开展相关研究。3）在超临界流体、离子液体、超临界流体/离子液体中的化学反应及反应体系的化学热力学性质对化学反应性质的影响规律和机理研究方面取得原创性成果。4）提出了多种利用绿色溶剂特性制备功能材料的新思路和新方法，制备了一系列用传统方法难以或无法制备的新型功能材料，在材料合成体系的热力学性质对所制备材料结构和性能的影响规律和机理研究方面取得突破性进展。本项目推动了化学热力学及相关学科的发展，对于超临界流体和离子液体的应用具有重要指导意义。

本项目发表SCI论文277篇，其中在Angew Chem Int Ed、JACS、Adv Mater、Chem Eur J等影响因子大于3的期刊上发表106篇。撰写专著1部，参加5部书的编写，获授权专利7项；在国际学术会议作大会报告和邀请报告41次；论文被他引2328次，其中在Science、Chem Rev、Angew Chem Int Ed、JACS等SCI期刊上他引2213次，10篇代表性论文他引397次（其中SCI他引376次）。引用者对本项目成果的创新性和重要意义给予充分肯定和高度评价。

主要发现点： 1. 核心发现点:

1) 发展了多种研究复杂超临界流体体系、超临界流体/离子液体体系化学热力学性质的新方法，首次研制了可同时测定超临界流体/离子液体体系相平衡和粘度的仪器和测量溶质在超临界流体中溶解热的量热仪，深入系统研究了超临界流体体系、离子液体体系和超临界流体/离子液体体系的相行为、分子间相互作用热力学。发现超临界CO2/离子液体/有机物复杂体系中不同组分的逸度系数相差数百倍；发现超临界流体中溶质的氢键缔合为吸热，氢键作用使溶质在超临界流体中的溶解度大幅度增加等重要现象，并阐明了有关机理，提出了超临界流体中共溶剂的作用机制。（化学热力学，代表性论文1-2等）

2) 提出用超临界流体调控表面活性剂溶液体系热力学性质和微观结构的学术思想，开辟了化学热力学、超临界流体科学和胶体化学交叉的新方向。首次发现超临界CO2可以诱导反胶束的形成与破坏，提出了临界胶束压力的概念；发现一些非氟表面活性剂在超临界CO2中可以形成反胶束；率先研究了以离子液体为极性核的新型微乳液体系的形成规律和机理以及超临界CO2对其性质的调控作用。（化学热力学，胶体化学与界面化学，代表论文3、4等）

3) 对超临界流体、离子液体、超临界流体/离子液体中的多种化学反应以及反应体系热力学性质对化学反应性质的影响规律和机理进行了深入研究。发现超临界CO2中多个化学反应的平衡转化率在反应体系的临界点附近出现极大值，并从热力学角度阐明其机理；设计合成了多种新型功能离子液体，提出了用配体稳定离子液体中纳米催化剂的新方法；发展了负载离子液体相的概念，并用于高效催化反应。（化学热力学，有机合成化学，代表论文5-7 等）

4) 提出了多种利用绿色溶剂制备功能材料的新思路和新方法，制备了一系列用传统方法难以或无法制备的新型功能材料。如提出用超临界水一步合成金属/碳纳米管高效催化材料的新方法；发现一些无机盐在超临界流体中的热分解温度大幅度降低等现象，发展了低温下一步法批量合成纳米材料的方法，制备了多种金属氧化物/碳纳米管复合材料、具有特殊功能的高分子复合材料、纳米金带等。深入探索了体系热力学性质对所制备材料结构性能的影响规律和机理。(化学热力学，材料科学基础学科，代表论文8、9等）

2. 其他重要发现点：

发现胍类离子液体对SO2具有良好的吸附和解吸性能，首次提出用离子液体吸收SO2的方法。（化学热力学，代表性论文10）

主要完成人： 韩布兴

作为课题负责人提出研究计划与方案，提出本项目的主要学术思想与研究思路，对所有发现点均做出了重要贡献。研制了多台套仪器和装置，进行了大量的研究工作。研究了一系列超临界流体、离子液体、超临界流体/离子液体体系的热力学性质随不同因素的变化规律和机理，建立理论模型；率先研究超临界流体对胶束性质的调控作用、规律和机理，提出临界胶束压力的概念；发现绿色溶剂中多个化学反应具有奇异性，并进行理论和机理研究；提出了多种利用绿色溶剂合成功能材料的新思路和新方法，制备了一系列新型功能材料，本人在该项研究中的工作量占本人工作量的90％，是代表性论文1－6、8、10的通讯作者和7和9的通讯作者之一。

刘志敏

对所有发现点均做出了重要贡献，研制了同时测定超临界CO2/离子液体体系相行为及粘度的精密装置，并对一系列模型体系和复杂体系的相行为和分子间相互作用进行研究，率先实验研究了超临界CO2对离子液体粘度的影响；发现多个化学反应的热力学平衡常数在反应体系临界点附近出现极大值；提出了多种利用绿色溶剂特性制备功能材料的新思路和新方法，制备了多种用传统方法难以或无法制备的新型功能材料。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的90％，是代表性论文1的第一作者和9的通讯作者之一，是代表论文3、5、8、10的主要作者。

张建玲

对核心发现点2、4做出了重要贡献。对多个超临界流体体系的相行为和分子间相互作用热力学性质进行研究；研究了多种超临界流体-反胶束体系的热力学性质和微观结构随不同因素的变化规律和机理；提出了用超临界CO2对反胶束性质的调控作用制备纳米材料的新方法，并制备了多种新型功能材料。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的90％，是代表性论文8的第一作者、代表论文4的主要作者和多篇其他重要论文的第一作者。

姜涛

对核心发现点1、3做出了重要贡献。对多个复杂超临界流体体系的相行为和临界性质随不同因素的变化规律进行研究；研究了复杂反应体系相态对超临界态下化学反应的影响，发现多个化学反应在反应体系临界点附近的热力学性质具有奇异性等，并研究其机理；对多个离子液体、超临界CO2/离子液体中的化学反应进行研究，并发展了负载离子液体相的概念。在该项研究中的工作量占本人工作量的90％，是代表论文7的通讯作者之一和代表论文1、5、6等的主要作者。

闫海科

对核心发现点1做出了重要贡献，在仪器研制的基础上，研究了不同因素对溶质在超临界流体中溶解度的影响规律，发现超临界流体中氢键缔合为吸热等重要现象，提出了超临界流体中氢键对溶质溶解度影响的机理，在该项研究中的工作量占本人工作量的60％，是代表论文2和一些其他重要论文的主要作者。