[发明专利]一种磁性多孔聚离子液体材料、其制备方法及器件

说明书

本发明提供了一种磁性多孔聚离子液体材料，其制备方法及器件。所述磁性多孔聚离子液体材料同时兼顾多孔结构和磁性等两大特点。制备的磁性多孔聚离子液体材料具有均匀丰富的孔道，且孔道结构可以通过紫外光照时间、光引发剂和交联剂的比例、浸泡的时间、温度等因素的调控，实现从数μm到数十μm的孔径尺寸的调控，同时磁性离子液体的引入赋予了材料对磁场灵敏响应的性质。其合成方法简单，能够快速制备兼具多孔结构和磁性的聚离子液体材料。

技术领域

本发明属于离子液体领域，具体涉及一种磁性多孔聚离子液体材料、其制备方法及器件。

背景技术

离子液体是一类由有机阳离子和阴离子组成的有机盐类，其饱和蒸气压极小且不易挥发；同时其具有较宽的熔程，可在零下温度和高温下表现为可流动的液体状态；离子液体还拥有良好的热稳定性和化学稳定性，更为重要的是通过对阴阳离子结构的设计，可以实现对离子液体物化特性的调控，这使得离子液体成为一类具有极强可设计性的新兴材料。多孔聚离子液体是一类具有多孔结构的聚合离子液体，由于其兼具导电，高比表面积，丰富孔结构以及离子交换等特性，近年来在诸如能量收集，智能材料，催化，选择性分离等领域都取得了不俗的进展。

目前，多孔离子液体的制备方法主要集中在模板法和无模板法两类。模板法是指采用二氧化硅，氧化铝，嵌段共聚物等材料作为骨架，在其中进行离子液体的聚合，最后再通过刻蚀将模板去除，最终得到具有多孔结构的聚离子液体，然而该方法步骤复杂，且成本较高，此外，刻蚀剂的使用甚至有可能造成有序孔结构的破坏和坍塌。因此近年来研究者们越来越聚焦于无模板法在多孔聚离子液体中的制备。相比于模板法，无模板法更加简易高效。其孔结构往往来自于相分离的原理，在体系中往往存在亲水和疏水两类成分，通过溶剂处理可诱导两相的微相分离，从而构建大面积的孔道结构。体系中的孔结构可通过亲疏水单元的比例，以及离子液体的结构(比如烷基链的长度，或者官能团的极性)实现孔密度，孔径，比表面积的调控。例如首先将含有羧基亲水离子液体与疏水单体进行共聚，随后将其浸入到氢氧化钠水溶液中，借助氢键作用下阳离子亲水域和阴离子疏水域的微相分离构建多孔结构。更进一步，考虑到高强度离子溶液在造孔过程中对多孔结构的破坏，聚离子液体之间的共价交联相比于相分离原理中的静电交联更容易获得稳定的多孔结构，比如现有技术中公开了一类制备多孔聚离子液体的方法，即首先合成聚离子液体，随后借助光反应，缩合反应或者点击化学反应实现其侧链的共价交联，再通过离子液体的不良溶剂诱导多孔结构，但是目前该类方法对于孔结构的调控缺乏进一步的研究。

磁性离子液体作为同样备受瞩目的功能化材料，是指一类可对外界磁场产生灵敏的宏观响应的离子液体，其室温磁化系数可达10^-6，属于顺磁性物质。该离子液体的功能往往来源于结构中的磁性中心，比如阴离子中的单电子有机自由基结构或者金属配合物离子。

多孔结构和磁场响应作为两类应用广泛的结构和特性，都具有广泛的应用前景，制备一种兼具磁场响应和多孔结构的离子液体材料，可以实现两类体系中的结构和响应特性的有机结合，丰富离子液体的材料体系，此外，通过探究孔结构的调控特性，结合磁性离子的输运，或可构建磁场诱导工作的新型器件，因此磁性多孔聚离子液体材料在磁响应器件、能量收集器件、柔性电池的领域的都存在一定的应用潜力。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种磁性多孔聚离子液体材料、其制备方法及器件。

在阐述本发明内容之前，定义本文中所使用的术语如下：

术语“UV2959”是指：2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮，是一种光引发剂。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种磁性多孔聚离子液体材料，所述磁性多孔聚离子液体材料是兼具均匀分布的可调控的多孔结构和磁场响应特性的聚离子液体，所述聚离子液体包括聚合物长链和游离阴离子的有机盐；其中：