离子液凝胶的研究进展.pdfVIP

·18 · 高 　　分 　　子 　　通 　　报 2009 年 4 月 离子液凝胶的研究进展 金高军 ,黄 　梅 (浙江大学材料与化学工程学院 , 杭州 　310027) 　　摘要 :离子液凝胶结合了离子液体的稳定 、不挥发 、良好导电性以及普通凝胶的环境响应性智能特点 , 因而 不但可用于制作新型太阳能电池 、锂电池 、超级电容器 、人工肌肉和电致变色装置 ,还可作为功能膜材料用于催 化反应和气体分离 , 以及作为生物传感器用于检测葡萄糖 、多巴胺等生物分子 。本文综述了近年来离子液凝胶 主要的制备方法及其在电化学 、热学 、环境响应等方面的性能 ,展望了这些材料作为光电材料 、功能膜材料和生 物传感器的潜在巨大前景 。 　　关键词 :离子液凝胶 ;离子液体 ;功能高分子材料 离子液体与一般介质相比具有许多独特的性质 ,如完全由阴阳离子组成 、热稳定性好 、几乎没有蒸气 压 、电导率高以及电化学窗口宽等[ 1～3 ] , 目前已被广泛应用到化学合成和电化学等方面 。在有机高分子 材料中引入离子液体 ,能制备出一类新型的聚合物功能材料 ———离子液凝胶 。与普通水凝胶相比,离子 液凝胶除具备水凝胶的网状结构和环境响应性外 ,离子液体本身良好的稳定性和较强的导电性赋予凝胶 材料一些新功能 。已有研究表明离子液凝胶不但可用于新型太阳能电池[4 ,5 ] ,锂电池[6 ] ,超级电容器[7 ] , [8 ] [9 ] [ 10～12 ] 人工肌肉 和电致变色装置 等领域 ,而且还可作为功能膜材料 用于催化反应 、气体分离和微波吸 收 , 以及作为生物传感器[ 13～15 ] 用于检测葡萄糖 、多巴胺等生物分子 。本文从离子液凝胶的制备方法 、基 本性能和主要应用等方面入手 ,系统地讨论了这一研究领域的必威体育精装版进展 。 1 　离子液凝胶的制备 因为合成离子液凝胶的初始原料可以是单体 、聚合物或者是单体和聚合物的混合体 ,所以其制备过 程也各有特点 ,典型的合成方法为 : 自由基聚合 、浇铸法和离子液体自聚 。 11 　自由基聚合 自由基聚合法是将单体直接溶解于离子液体中 ,在光或热引发下聚合得到离子液凝胶的方法 。研究 ( 表明离子液体不但能作为自由基聚合反应的介质 ,而且反应物在其中的 k k 值 k 为链增长速度常数 , p t p ) [ 16 ] kt 为链终止速度常数 与普通有机溶剂相比将显著增大 ,使得聚合反应过程可控成为可能 。其原理是 离子液体粘度大 ,链终止反应较早地受到扩散控制 ,造成 kp 增大 、kt 减小 ,活性链寿命延长 。此外 ,离子 液体本身的高极性使反应中的过渡态更稳定 ,活化能 Ea 降低 , kp 增长[ 17 ] 。利用 自由基聚合法制备离子 液凝胶 ,要求单体和聚合产物都应有良好的溶剂相容性 ,否则将发生单体或聚合物与离子液体相分离的 现象 ,