为了拓宽学生的科研视野,2021年8月1日上午10:30-11:30,廊坊师范大学化学材料学院陈宇先生特邀首都医科大学公共卫生学院曹元元博士来我校,并在212化学实验楼与学生举行了绿色化学与离子液体研讨会。
曹元元博士介绍,本项目的研究内容包括三个方面:
(一)离子液体吸水性及其与水相互作用的研究;
(二)基于共轭聚合物构筑高效近红外光热转换;
(三)用超热敏低共熔溶剂构建近红外光传感器。
首先讲述的是离子液体的概念:在室温或接近室温下呈现液态且完全由阴阳离子所组成的盐,阴阳离子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,熔点越低。离子液体被称为“可设计性溶剂”,一方面阴阳离子有不同的排列组合,另一方面把官能团引入阴阳离子,使其具有特定功能;离子液体也是一种绿色溶剂,具有溶解性高、粘度小、挥发性低、导电性高等优良特性的同时,还可以做到对环境无污染。
离子液体吸水性的研究意义:在制备试剂时的无效干燥或储存时的无效密封,以及在潮湿的空气环境下离子液体都会发生吸水,所以研究离子液体吸水性是非常必要的。另外,水的存在也会影响离子液体的物化性质,例如密度、粘度、电导率和表面张力等。通过这些可以了解到:水的存在可改变离子液体的溶解性能(溶解二氧化碳,生物质等);水的存在能改变离子液体参与的某些化学反应活性或选择性;水的存在会导致某些离子液体发生分解。
离子液体吸水性及其与水的相互作用的研究对象主要包括:常规离子液体和功能化离子液体。常规离子液体的吸湿性主要探究了内部因素和外部因素对离子液体吸水的影响,并且提出了离子液体的吸水动力学方程和达平衡难易程度的参数,定义了离子液体亲疏水性的标准HPI。在实验过程中也仍存在一些没有解决的问题,例如:只侧重宏观现象的描述而没有进行微观相互作用的解释;实验中的离子液体只选择了常规离子液体,吸水机理和方程的普适性有待进一步研究。
在功能化离子液体的吸湿性研究中,通过红外吸收光谱可以发现,随着水浓度的增加,离子液体中C2-H发生蓝移,链长越短,C2-H蓝移越明显。另外,利用核磁可以统计出,水浓度增加,离子液体各个H向高场移动,以 C2-H为例,其链长越短,C2-H向高场移动越明显。经过各种数据进行关联,发现C2-H向高场移动越明显,离子液体吸水越多并与吸水能力、速率和难易程度呈线性关系。最后与常规离子液体相比,功能化离子液体更容易吸水。
此外,曹园园博士为我们讲述了超热敏低共熔溶剂具有光热效果明显、快速灵敏识别近红外光强度、重复性和稳定性良好的性能,并阐述了下阶段研究计划。
演讲结束后,进入到了提问环节。18应化段耀廷就常规离子液体的吸湿性提出“温度越高离子液体的吸湿性越好,有最高温度限制吗?”收到的回答的是“针对于离子液体吸湿性的研究是在30摄氏度以下进行的,而温度升高到一定程度,离子液体的结构会受到一定影响并且可能会分解,对于影响离子液体的吸湿性,可以通过翻阅关于离子液体热稳定性的相关文献进行了解。” 18应化刘聪对光热转化材料所需的要求发出疑问,收到的回答是:光热转化最关键的在于吸光,吸光度越强,往往转化效率越高。18应化白月根据超热敏低共熔溶剂会提高聚多巴胺的光电材料的热敏性的结论提出“低共熔溶剂具有易挥发性,而离子液体具有热稳定高,挥发性低的特点,能否用离子液体去负载?”曹园园博士谈及,她和团队也做过两者对比实验,用离子液体是具有可行性的,但性能上会不如低共熔溶剂。20化学贲梓欣对应用于杀死癌细胞的光热治疗,发出如何在不伤害正常细胞的前提下通过光热杀死癌细胞的疑问,并且就多孔聚乳酸粒子的无细胞毒性和良好的生物相容性,询问能否将此纳米材料应用于疫苗的制作,博士回答:光热治疗是通过靶向癌细胞进行的,由于癌细胞表面有很多过表达的生物标志物,通过在纳米材料表面进行修饰,使它能够特定结合癌细胞表面的抗体,相互识别,达到光热只靶向于癌细胞而不作用于健康细胞的目的,但该技术目前还未真正应用到临床治疗上,至于多孔聚乳酸粒子应用于疫苗是具有一定可行性的,前提条件是需通过修饰纳米粒子进行靶向病毒。20材化张艺轩提出“纳米材料是否会对反应体系产生副反应的影响”,得到的回答是:其实多少会有影响,要达到无副作用的体系,需要考虑到生物相容性、材料不参与反应且在反应后材料能很好的分离等问题。
最后,曹园园博士赞扬了陈钰课题组的同学们有勤学好问、积极进取、热爱科研的精神,并希望有机会能与大家合作,在轻松愉快的氛围中此次的绿色化学与离子液体的学术研讨会圆满结束。