化学所在超临界流体研究方面取得创新性突破

   气体和液体是人们所熟知的流体。近年来，人们将温度和压力同时高于临界值的流体称为超临界流体。超临界流体具有许多独特的性质，如粘度、密度、扩散系数、溶剂化能力等性质随温度和压力变化十分敏感；一些性质接近气体，而另外一些性质接近液体。超临界流体在萃取分离、化学反应工程、环境保护与治理、材料科学等方面已经得到一定的应用，并且具有极其广泛的应用前景。超临界流体是国际上公认的绿色技术，此类技术的推广和应用对保护环境具有十分重要的意义。然而，如今超临界技术远没有起到其应有的作用，主要是因为还有一系列重大问题有待研究和解决。目前，超临界流体性质的研究和超临界技术的开发应用已引起了国内外的普遍关注。一些发达国家相继成立了超临界流体中心，并投巨资开展相关研究。 在21世纪，超临界技术将得到越来越广泛的应用，并必将产生巨大经济效益、社会效益和环境效益。
    在国家基金委、国家科技部、中国科学院等部门的支持下，化学所的科研人员在很难买到满足高压实验要求的仪器和装置的条件下，自行设计、研制了超临界流体相平衡测定装置、超临界流体量热计，超临界流体化学反应装置、超临界流体制备高分子材料和纳米材料装置，以及适用于多种光谱原位研究的高压样品池等。这些仪器和装置具有国际先进水平，其中一些装置在国际上属首次研制成功。在仪器研制的基础上，开展了一系列研究。在超临界流体体系相行为与分子聚集、超临界态化学反应、超临界流体制备特殊高分子材料、超临界流体制备纳米材料等方面取得一系列重要成果：
    对多个混合超临界流体的不同性质进行研究。发现在混合物临界点附近，混合流体的等容热容、 混合流体中的化学反应热力学和动力学性质具有奇异性质，这种奇异性无法用传统的理论来进行描述。
    在国际上首次研制了测定溶质在超临界流体中溶解热量的量热计，并对萘和1,4-萘醌等溶质在超临界CO2中的溶解热进行了测定，研究了乙醇、丙酮等共溶剂对溶解热的影响。发现极性共溶剂的加入使溶质溶解过程的放热量大幅度降低，这与常规体系正好相反。在此基础上，得到了共溶剂的作用是熵效应这一新的重要结论，对共溶剂的作用机理提出新的观点。
    发现超临界CO2 可以诱导高分子形成反向胶束。这类反向胶束的最大特点是胶束的生成与破坏可以方便地用压力进行控制和调节。同时，利用这类反向胶束体系，成功地制备了Au纳米粒子。
    利用超临界技术制备了一系列常规方法无法或难以制备的高分子共混物和具有互穿网络结构的共混物，其相尺寸在10-50 nm之间。这些共混物具有良好的机械性能和力学性能，其中利用超临界技术制备具有互穿网络结构的共混物属首次报道。
    首次开发了用超临界CO2 直接从反向胶束中回收纯的纳米粒子方法。这一新方法具有操作简单，产物粒径小且容易控制，表面活性剂容易循环利用等优点。
    用室温离子液体为电解质，首次将超临界CO2和水电解成甲酸和氢气等重要化工原料，这一过程没有任何环境污染，而且为温室气体CO2的利用开辟了一条新的途径。
    这些成果不但对超临界流体及相关理论的发展具有重要意义，而且将有效地促进超临界流体技术在各方面的应用。一些基础性成果被国际同行认为是具有新颖发现的先导性工作。