从ILs到PILs：聚合离子液体介孔材料的制备性质及结构调控方法

李春喜，熊佳丽，孟洪，陆颖舟

（北京化工大学化学工程学院，北京 100029）

特约评述

从ILs到PILs：聚合离子液体介孔材料的制备性质及结构调控方法

李春喜，熊佳丽，孟洪，陆颖舟

（北京化工大学化学工程学院，北京 100029）

聚合离子液体（PILs）是一种特殊聚电解质，兼具聚合物和离子液体（ILs）特性。根据PILs组成和结构的变化，它可以是固体、液体或凝胶状软物质，目前已成为ILs和介孔聚合材料领域的前沿研究方向之一。本文简要回顾了ILs的特性、潜在应用及其设计和应用过程中面临的挑战，分析了PILs概念提出的必然性，综述了PILs的主要合成方法、ILs单体的种类以及PILs性质和多尺度结构的调控方法，指出未来PILs的研究方向应集中在如下几个方面:PILs的新合成路线、产品的系统表征（如相对分子质量、链段结构、微/介观结构、机械强度和机械加工性等）以及PILs的组成-结构-性质关系，为面向特定应用的PILs材料的设计提供理论指导。

离子液体；聚合物；聚合离子液体；介孔材料

随着离子液体（ionic liquids，ILs）研究的不断深入，以及ILs应用中出现的诸多问题，如ILs的高黏性，ILs使用过程中的流失、毒性和环境风险，负载ILs的催化剂、导电膜材料和气体膜分离材料的使用稳定性问题等，聚合离子液体（poly ionic liquids，PILs）[1]研究应运而生。它有助于克服ILs工业化应用的技术瓶颈，同时作为一类新型的聚电解质多孔材料，有望用于导电膜材料、气体膜分离材料、催化材料和吸附材料等。

本文从ILs的特性及其应用的技术瓶颈出发，阐述了PILs出现的必然性，综述了PILs的合成方法以及结构性质的调控方法，对于面向特定应用的PILs介孔材料的设计制备具有一定意义。

1 ILs特性及其应用的技术瓶颈

1.1 ILs的组成与特性

ILs是指完全由有机阳离子和无机（或有机）阴“离子”所组成的在室温附近温度下呈“液体”状态的特殊电解质，也称低温熔盐。图1给出了文献报道较多的常见ILs阴、阳离子的结构示意图[2]。

由图1可见，ILs阳离子通常为各种烷基取代的季氮（咪唑、吡啶和各种季铵）、季磷、季锍、甚至碳正离子[3]，具有较大尺寸和空间位阻；而阴离子种类更为繁多，是调节ILs基本性质的关键因素。由于阴阳离子中烷基取代基（R）的变化和不同烷基组合以及阴阳离子组合方式的多样性，ILs数目似乎可达上亿种[4-5]，但考虑“室温液体”条件的限制，实际的ILs品种远没有预期的那样多。

与传统的有机溶剂相比，ILs有如下特性：①导电性；②难挥发性；③电化学稳定性；④高黏性；⑤可设计的物理化学性质，如酸性、表面活性和亲/憎水性等。

ILs的很多特性都与其“离子性”、离子之间的强静电作用以及阴阳离子的体积较大有关。如离子性决定了其导电性，但由于离子在高黏度介质中的电迁移性较低，使得ILs的电导率不高，通常介于0.01～10S/m[6]。另外，ILs的强静电作用使其具有较高的密度[7]、极低的挥发性[8]和很高的黏性。ILs的黏度通常比常规分子溶剂高1～3个数量级。

ILs兼具电解质和非电解质的双重性质。作为一种常温熔盐，可以用作电池的支持电解质，构造非质子型电化学反应体系等，也可以用于加盐萃取精馏过程[9]等，具有广泛工业应用前景[10-11]。

1.2 ILs应用的技术瓶颈

1.2.1 热化学稳定性

ILs的热稳定性[12]并不比分子溶剂好，尤其是在高温下的长期稳定性。另外，在长期使用过程中，ILs也可与空气、微量水以及溶剂之间发生化学反应而变质[13]。

ILs的热稳定性与阴阳离子的组成、结构及组合方式有关，其稳定性规律以及发生热分解[14]或化学变化的主要原因如下。

（1）质子型ILs的热分解温度通常介于120～360℃[15]，其热稳定性通常较非质子型ILs的差。在著名的BASIL工艺中[16]，HCl的吸收和回收正是利用了N-甲基咪唑的碱性和质子型ILs的热分解性质。

（2）季磷和具有芳环结构的阳离子，如咪唑和吡啶基阳离子，比季铵阳离子的热稳定性高。

（4）部分阴离子的水解[17]，如等水解产生HF、HCl和醇ROH。

1.2.2 高黏性

黏性高是ILs的一种固有特性，主要源于离子之间较强的色散作用、氢键作用、静电作用以及取代基对离子运动的阻滞作用。因此，尽管有很多研究者试图开发低黏度的ILs，但从理论上判断，这几乎是一个无法实现的目标。通常，由电荷高度分散且无氢键作用的阴离子所构成的ILs具有较低的黏度，如等。

ILs的高黏稠性是其工业化应用的主要障碍之一，它会极大地降低反应和分离过程的热质传递速率以及由此产生的其他负面影响。例如，尽管ILs对纤维素具有较好的溶解能力（质量分数5%～10%）[18]，但其用于溶液纺丝和纤维素深加工过程仍面临巨大的技术挑战。

图1 常见ILs的阴阳离子[2]

1.2.3 “液体”特性对ILs可设计性的限制

ILs的“液体”特性大大降低了其数量和结构的可调控性。原则上，构成ILs的阳离子种类、取代基的长度和枝化度、官能团的种类和数目（如双键、羟基、羧基等）、阴离子的种类以及阴阳离子的组合方式等都可以变化，但绝大多数的组合结果都不是室温离子“液体”，从而使得ILs的可设计性大打折扣。可见，要设计出综合性能符合要求的目标ILs并非易事，具有很大挑战性。

1.2.4 性价比低

碳氢是构成有机物的基本元素，而使有机物具有“灵性”和特殊功能的是碳骨架上的含N、P、O、S、F等杂原子的官能团。ILs的原料都是含N、P、F等杂原子的价格昂贵的有机物，因此ILs的生产成本很高，这极大限制了其实际应用，除非ILs可以使相关过程的性能或效率获得极大提高，具有良好的性价比或者某些独特功效，如工艺的安全性和清洁性。ILs的相对分子质量较大，使其在基于单位质量ILs的性能评价往往并不占优势。如ILs用于芳烃/烷烃萃取分离，在所报道的120多种ILs中只有4个具有高于传统分子溶剂的质量分配系数和分离选择性[19]。

1.2.5 环境影响

ILs的不挥发性可以消除其在使用过程中对大气的污染，也因此被称为“绿色溶剂”。但在实际使用过程中，ILs不可避免地会通过各种方式最终进入工艺废水系统，增加水处理的困难或造成水污染。目前的研究表明，ILs具有较高的毒性，且生物降解性差，其工业化应用具有潜在的环境风险，尚需进行深入的环境安全评估[20-21]。

1.3 ILs的潜在应用

原则上讲，ILs可以代替传统的分子溶剂用于现有的各种物理化学过程，如气体分离、燃料油萃取脱硫[22]等。鉴于ILs的性质特点和技术瓶颈，ILs最有可能在下列方面取得实际应用。

1.3.1 气体吸收分离

该应用主要利用ILs的非挥发性及其对混合气体中某些组分的选择性溶解，如工业尾气中酸碱性气体的吸收分离[23]，如CO2、H2S、SO2、HCl和NH3等。ILs的非挥发性避免了气体吸收和解吸过程中溶剂的挥发性损失，而且它们对于极性的酸碱性气体均具有很高的溶解能力和选择性。如HCl在ILs中的摩尔溶解度比在水中还高，且同时存在化学吸收和物理吸收两种模式[24]。

1.3.2 电化学应用

ILs电化学应用的基础是其导电性和较宽的电化学窗口，它可以作为电池的电解液[25]或导电膜材料[26-27]，应用于非水体系的电化学氧化还原反应以及非熔融条件下金属材料的电解制备过程等[28]。

1.3.3 催化剂及助催化剂

化学反应过程中催化剂的消耗量与产品的产量相比微不足道，因此，ILs作为催化剂使用具有良好的性价比，应该是较有前途的应用领域[29]。目前，ILs主要用作酸碱催化反应的催化剂或助催化剂，也可作为贵金属催化剂的良好分散剂，防止金属颗粒的团聚[30-31]。为了提高ILs的使用效率，降低ILs黏度高的不利影响，很多研究者试图通过化学方法将具有催化活性的ILs固载在各种催化剂载体上，如活性炭、分子筛和硅胶等[32]。

1.3.4 生物质加工

生物质加工过程主要包括木质素和纤维素的分离以及分离产物的物理加工和化学炼制过程。如基于离子液体溶剂的纤维素纺丝新工艺[18]、纤维素在离子液体中的均相酰基化、催化加氢以及脱水制备各种平台化合物[33]。在这些过程中，离子液体对纤维素的溶解和由此提供的均相化学反应环境在生物质炼制过程中具有重要的应用前景。

2 从ILs到PILs

ILs的研究已有二十多年的历史，研究内容几乎涉及化学、化工和材料学科的各个领域，发表了大量的学术论文和专利，但ILs在化工相关领域的大规模应用屈指可数。造成这种局面的主要原因如下。

（1）高黏度是由ILs结构所决定的固有特性，这极大降低了ILs体系中的传热传质甚至反应效率。

（2）ILs的“液体”属性，大大限制了ILs设计的自由度。

（3）ILs在使用过程中的流失及其对水环境造成的污染是不可避免的。

（4）将ILs固载于膜材料上用于气体分离时，操作弹性小，容易发生ILs流失。

如果将ILs作为一种离子型单体，通过不同方式制备出含ILs单体的聚合物，即聚合离子液体，而且对聚合物的物理状态不再限于“室温附近为液体”，则可以将ILs的研究推向一个新的境界，形成很多结构和性能新颖的聚电解质材料，如作为固体离子导体材料、吸附材料、介孔催化剂甚至特种碳材料的前体等[34]。

下文从PILs的合成、结构和性质调控方面进行综述。

3 PILs合成

3.1 ILs单体自由基均聚

原则上，只要ILs的单体中含有可聚合的基团，就可以在特定条件下通过适当聚合反应形成各种PILs。鉴于聚合物的化学稳定性以及自由基聚合对单体纯度和体系中微量水的要求较低，目前，绝大多数的PILs是通过C=C双键的自由基聚合实现的。

含双键（如丙烯酸基和乙烯基）侧链的ILs单体，在一定温度和自由基引发剂作用下，可以发生C=C键的自由基聚合，形成线型PILs。其结构与聚苯乙烯结构相似，具有良好的机械加工性能和较高的溶剂溶胀性，有利于制成各种膜材料使用。这类PILs孔隙率和比表面积很小，如P[VBTEA][PF6]比表面积只有0.71m2/g。

选择什么样的ILs结构单元取决于对目标产物结构和性质的设计要求。可聚合双键可以出现在ILs阳离子侧链上形成聚阳离子型PILs，也可以出现在阴离子上形成聚阴离子型PILs。表1给出了文献报道的几种基于C=C聚合的线型PILs的合成单体。以ILs单体[VBRim]Cl为例，其聚合过程如图2所示。

3.2 ILs自由基共聚

为了调控离子电荷的空间分布、PILs的微/介观结构和性质以及PILs的加工性能，可以采用普通分子单体与ILs单体或者几种ILs单体共聚的方式合成PILs。Guan等[35]以苯乙烯和对氯甲基苯乙烯为单体，通过自由基聚合得了嵌段中性共聚物，将其与N-甲基咪唑发生季铵化接枝反应，再与不同的Lewis 酸性金属卤化物络合，形成如图3结构的PILs，它对模型油中的噻吩类硫化物具有一定的吸附脱硫效果。

图2 离子液体单体[VBRim]Cl聚合成PILs

表1 一些PILs的典型离子液体单体

图3 苯乙烯和氯甲基苯乙烯型单体共聚物接枝所得PILs

3.3 ILs前体的离子聚合

Hsieh等[36]以N-氯代烷基咪唑为单体，通过烷基末端氯原子与咪唑环N原子之间的亲和取代反应同时发生咪唑环的离子化和单体自聚，生成阴离子为氯离子的如下系列PILs。该过程将离子液体的合成反应与聚合反应合二为一。将上述PILs与KPF6或KNTf2无机盐在水溶液中发生阴离子交换可得到憎水性更强和热稳定性更好的PILs，其反应过程如图4所示。其中，阴离子为NTf2的PILs具有最好的热稳定性，其热分解温度在400℃以上。

3.4 聚合物的接枝改性

PILs既可采用ILs单体聚合也可采用中性聚合物的离子化接枝方式制备。采用ILs单体聚合的方式合成PILs具有如下问题：①ILs单体的种类繁多，结构复杂，聚合反应的控制尚无成型的技术条件；②采用单体聚合方式难以合成高相对分子质量的PILs，这是由于绝大多数ILs单体的尺寸较苯乙烯单体大得多，侧链空间位阻大造成的。

相比之下，很多传统聚合物如聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸酯等的生产已有成熟的技术，并且形成了多种牌号的聚合物产品。因此，通过对商业化的聚合物（如聚乙烯吡啶、聚苯乙烯、硅胶、分子筛等）接枝改性来制备PILs将是一种更为便捷的方法，而且这种方法得到的PILs可以保持聚合物底物的基本结构和特性。Shen等[37]以N-丁基咪唑与含氯甲基的聚合物PMCS在DMSO溶剂中发生季氨化接枝反应，生成PILs，反应收率100%（图5）。

图4 氯代烷基咪唑经亲核取代反应自聚形成PILs

图5 聚合物PMCS经接枝反应合成PILs

除了在聚合物侧链进行离子化接枝外，还可以将ILs接枝到无机聚合物表面，如在活性氧化铝、氧化铁、硅胶、硅铝分子筛（MCM-41，MCM-48，SBA-15，SBA-16）等多孔载体的表面均存在大量的活性羟基，可以与含有机硅氧烷侧链的ILs发生缩合反应，从而将ILs接枝到无机材料表面。Thangaraj等[38]将ILs单体[Si(OMe)3C3MIm][Cl]接枝到磁性氧化铁颗粒表面获得了磁性PILs催化剂（图6）。Cai等[39]也通过类似反应，将ILs接枝到铝硅分子筛上形成一种高效催化剂。

3.5 PILs复合物

金属有机骨架（MOF）材料作为一种新型的介孔材料，是近年来材料领域的研究热点之一[40]。借助于其独特可控的孔结构和巨大的比表面积使其有可能作为一种高性能的吸附分离材料，用于CO2气体捕集、H2或CH4气体储存，燃料油的吸附脱硫等领域[41]。其结构特点是以多价金属离子（Lewis酸）为节点，以多价有机酸或其他配体（Lewis碱）为连杆，在特殊实验条件（高温高压和特定溶剂）下通过配位和离子键作用形成晶型完美的金属骨架材料。

类似地，聚乙烯咪唑基的PILs可以看作多价阳离子，如果将其中的单价阴离子用多价阴离子或聚合阴离子所替代，则可形成类似MOF的多孔骨架材料，从而彻底改变线型PILs孔隙率低，比表面积小的缺陷，形成一类易于制备和结构调控的新型介孔材料——PILs复合物。Yuan等[42]将聚乙烯咪唑基PILs与聚丙烯酸在DMF的NH3溶剂中混合，得到了一种结构蓬松，比表面积330m2/g的微/介孔结构材料，是普通线型PILs比表面积的200多倍，可以作为催化剂的载体使用。另外，该研究小组还将聚(N-乙腈N-乙烯咪唑基)PILs与多元苯甲酸型阴离子络合，形成了比表面积为230～290m2/g多孔PILs复合物[43]。这种PILs复合物还被用于制备介孔的聚电解质膜材料。图7是Yuan等[44]以聚阳离子型PILs-P[CMVIm][NTf2]和聚丙烯酸（PAA）的DMF溶液在玻璃表面浇注成膜后，再用氨水浸泡处理得到的P[CMVIm][NTf2]/PAA介孔PILs膜材料，其孔结构如图7所示。

图6 离子液体单体[Si(OMe)3C3MIm]Cl在含羟基无机颗粒表面接枝合成PILs[39]

4 PILs的结构与性质调控

具有高比表面积的微孔/介孔PILs的合成具有重要理论和实际价值，如当其用作催化剂、吸附剂、离子交换、膜分离以及其他分离过程时，材料的多孔结构对其性能具有重要的甚至决定性的影响。PILs的性能由其组成和结构共同决定，其结构包括孔径小于2nm的微孔、孔径为2～50nm的介孔以及孔径大于50nm的大孔。PILs的微观结构决定于聚合物的链节结构、官能团种类、数量和分布等，它决定了PILs与客体分子的空间相容性和相互作用的强度以及由此决定的反应和分离选择性；介孔作为客体分子传递的通道，决定了客体分子在主体和微孔相之间的传质速率，如吸附和解吸的速率、离子交换和洗脱的速率、催化反应的速度和选择性等。下面分别介绍PILs结构的调控方法。

图7 聚合离子液体P[CMVIm][NTf2]/PAA复合PILs膜材料的孔结构[44]

4.1 PILs的微观结构调控

PILs的微观结构可以通过如下几种方式进行调控：①ILs单体的类型；②ILs单体中侧链取代基的刚性和尺寸；③ILs单体在聚合链上的分布。由于这些调变都是在原子基团大小的范围内进行的，而且由于碳链的柔性和空间适应性，这些调控方式仅影响微孔结构。

Tang等[45]首次报道了具有相同阴离子的4种PILs，即P[VBTMA][BF4]、P[MATMA][BF4]、P[VBB][BF4]和P[MAB][BF4]，对CO2的吸附性能，发现它们的BET比表面积分别为0.46m2/g、20.5m2/g、0.29m2/g和0.77m2/g，说明线型PILs的比表面积总体都很低，且侧链结构对PILs的微孔结构具有一定的调控作用。SEM 电镜结果显示，只有P[MATMA][BF4]为多孔材料。PILs的微孔结构使得其对CO2的吸附能力是其相应ILs单体的7倍以上[46]。

4.2 PILs的介观结构调控方法

4.2.1 模板法

材料的介孔化既可以提高比表面积，也可以提高传质速率，介孔PILs的合成具有重要的意义。模板法是制备介孔纳米材料最常用的方法之一，它可以通过模板精确控制孔的尺寸和形状，但其过程复杂，模板成本高，该方法广泛用于各种分子筛的制备。文献报道了几种大孔PILs的制备过程[47-49]，其比表面积可达37 m2/g。

Yuan等[50]以直径25 nm的硅胶颗粒为硬模板剂，然后将具有交联性质的ILs单体[3-(4-乙烯基苄基)-1-乙烯基咪唑][NTf2]）和引发剂混合物充入模板的空隙中，通过聚合反应得到无机-聚合物杂化材料。最后，利用NaOH浸渍洗涤去除硅胶颗粒，即可得到具有网状结构的介孔PILs材料，而且由于交联作用使得材料具有良好的机械强度。该材料的比表面积介于150～220m2/g，孔体积约0.45m3/g，其对应的孔隙率为37%（密度1.3g/m3）。由于孔的收缩作用，该孔隙率较硅胶模板的孔隙率69%低约1倍。该介孔mpPILs对CO2的最大吸附量（约0.46mmol/g）＞本体聚合PILs（0.13mmol/g） ＞＞ ILs单体ILs （0.02mmol/g），而介孔mpPILs在解吸过程中没有本体PILs的滞后效应。这充分体现了介孔调控对吸附材料吸附能力和动力学的重要影响。

4.2.2 自组装法

自组装[51]是指利用分子间特殊的相互作用力如氢键、络合以及长链基团的亲水/憎水性质使分子在溶液中定向排列为具有一定结构的分子聚集体，如表面活性剂形成的胶束和胶囊，它可以用作合成分子筛的微反应器。反过来，如果通过特定条件，将此结构固定下来，即可制得具有微/介孔结构的多孔材料。随着憎水性烷基侧链的增长，ILs逐渐具有表面活性剂的性质，其在水溶液中形成具有一定尺寸的胶束结构，如果通过侧链的聚合反应将这种结构保持下来，即可制得相应的多孔PILs材料。

Yuan等[52]采用ILs单体[Vrim]Br经水相乳液聚合得到了具有各种不同微观结构的PILs。其中，ILs既是聚合反应的单体，又是乳液聚合的表面活性剂，并在水溶液中形成胶束乳液，通过胶团的自聚合得到PILs。

4.3 交联成孔法

通过高分子链条之间的交联，可以形成不同的网络结构和孔径分布，同时可提高其机械强度，如利用交联聚苯乙烯制备大孔离子交换树脂。PILs的交联度可通过交联剂的用量控制，交联孔径和孔隙率可通过交联剂的刚性和长度来调控，交联反应的类型很多视聚合链上已有官能团的类型而定。目前，文献报道的PILs的交联剂多数为具有两个聚合侧链的ILs单体。如线性PILs P[VBTEA][PF6]的比表面积为0.71m2/g，但经MBA交联的PILs（MBA-P[VBTEA][PF6]）的比表面积却高达39m2/g，表观孔隙率达64.3%[53]。Noble等[54]合成了具有交联结构的PILs膜材料，可用于小分子气体的分离。

4.4 阴离子对介孔结构的影响

阴离子对PILs介孔结构具有重要影响。如Yan等[55]以具有表面活性剂性质的离子液体单体[AcrC10MIm]Br和甲基丙烯酸甲酯（MMA）为单体，通过乳液共聚，得到了稳定的凝胶状PILs，[AcrC10MIm]Br/MMA，其电镜结构如图8(a)所示。向该凝胶中加入KPF6立刻生成介孔结构的沉淀物，[AcrC10MIm]PF6/MMA，这是因为聚合物表面的离子对由亲水转化为憎水性质，其结构如图8(b)所示。当图B中的凝胶用NaBr溶液浸泡后，其孔结构消失，见图8(c)。

4.5 PILs的憎/亲水性

作为一种潜在的功能高分子材料，人们希望能够调控PILs材料的亲水/亲油性质，以满足不同应用场合的需要。众所周知，ILs的憎水性主要由阴离子决定，如以Tf2N、PF6、TfA为阴离子的ILs多数为憎水性的；ILs憎水性随着侧链烷基（憎水基团）长度的增加而增加；相反地，引入—OH，羧基和聚氧乙烯等极性基团均有助于提高ILs的亲水性。事实上，在阴阳离子侧链中引入氟代烷基[56-59]和有机硅基团[60]可以显著提高ILs的憎水性，但同时也迅速提高了ILs的熔点，因此这种方法在ILs的性质调控中应用不多。这些因素的影响同样适用于PILs的憎水性/亲水性调控。

图8 阴离子对复合PILs凝胶材料[AcrC10MIm]Br/MMA孔结构的影响[55]

Tokuda等[61]发现，向P[MTMA][TFSA]的乙醇乳浊液中加入LiBr，可得到透明的PILs溶液；向上述透明溶液中加入无机盐Li[TFSA]则重新形成白色乳浊液，说明PILs的憎水性可以通过改变阴离子的类型进行调变。上述现象与图9中离子交换反应有关。

图9 [MTMA][TFSA]与[MTMA][Br]在乙醇中的转换

5 结 语

PILs是离子液体和聚合物的杂化体，兼具二者的结构和性质特点，属于一种特殊的聚电解质，其离子特性、聚合物特性以及纳微结构上的可调控性为其潜在的应用提供了广阔空间。PILs在导电高分子材料、膜分离材料、离子交换树脂、介孔催化材料、介孔吸附剂等方面具有十分诱人的应用前景。ILs数目、ILs单体的聚合方式以及孔结构的调控方式众多，而三者的组合方式更是花样繁多，因此，PILs具有更强的可设计性，可根据具体的应用场合以及对PILs产品组成和结构的要求进行精细设计，从而制备出具有独特结构和优异性能的新型PILs介孔材料或其他功能材料。

目前，PILs材料的合成和应用研究尚处于起步阶段，PILs的数量较少，PILs聚合方式单一，对孔结构的调控规律尚缺乏认识。在今后PILs的研究中，应该注重PILs新的合成路线研究，加强PILs产品的相对分子质量表征、链段分布分析、微/介观结构分析以及机械强度和可加工性能的表征，以从实验方面获得PILs的构效关系认识。因此，从分子模拟和实验两方面研究PILs组成、结构和性质之间的关系至关重要，也是从目前的尝试性实验制备到目标导向型分子设计的必经之路。

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From ILs to PILs：Synthesis and structure tuning of poly ionic liquids mesoporous materials

LI Chunxi，XIONG Jiali，MENG Hong，LU Yingzhou
（School of Chemical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China）

Poly ionic liquids （PILs） are a new kind of polyelectrolytes with structural and properties characteristics of both polymers and ionic liquids （ILs），which may overcome some of the intrinsic demerits of ILs. PILs may be solid，liquid or gel like soft matter with varying micro/meso structures and functionalities，and have become one of the research frontiers in both ILs and mesoporous polymer materials. This paper reviews the characteristics of ILs and the bottlenecks confronting their potential use，explains the necessity of development of PILs，and summarizes main kinds of the ILs monomers，synthesis approaches of PILs and methods for tuning their micro/meso structures and properties. Finally future research topics are stressed，including novel synthesis approaches，systematic characterization of PILs，as well as determination of the constitution-structure-properties relationship thereof toward molecular design for the task-specific PILs materials.

ionic liquid；polymer；poly ionic liquid；mesoporous materials

TQ 316.6

A

1000-6613（2014）08-1941-10

10.3969/j.issn.1000-6613.2014.08.001

2014-04-03；修改稿日期：2014-04-29。

国家自然科学基金项目（21376011）。

及联系人：李春喜（1964—），男，博士，教授，博士生导师，主要从事化工热力学及分离技术以及环境化工和产品工程研究。E-mail licx@mail.buct.edu.cn。