“光响应多孔液体”的开拓者——南京工业大学孙林兵教授智能多孔液体全景解析

🎯 同一超分子框架原位转化 II 型/III 型多孔液体

长期以来，多孔液体根据多孔客体与位阻溶剂之间的关系主要分为I型、II型和III型。其中，II型多孔液体是将可溶性的多孔主体溶解于尺寸排阻溶剂中；III型多孔液体则是将不溶性的多孔主体分散于尺寸排阻液体中。虽然二者结构相似，但由于形成方式不同，过去通常需要重新设计主体材料或重新筛选溶剂体系，因此一直被认为属于两条独立的发展路线。

孙林兵团队在 Nature Communications（2026） 上发表的研究，首次打破了这一传统认识，提出了原位转化（in situ transformation）的新概念，通过精确调控离子液体与超分子框架之间的静电相互作用，实现了同一超分子框架在II型和III型多孔液体之间的可逆转化，建立了连接两类多孔液体的新桥梁，也为多孔液体形成机理提供了全新的研究范式。

原位转化策略：该研究最巧妙之处在于通过调控静电相互作用，实现了在同一超分子框架（Supramolecular Framework）基础上的“状态切换”。

“开/关”机制：离子液体与多孔主体之间的静电相互作用被用作一种“分子开关”。通过微调这种相互作用，同一框架材料可以根据需求被“溶解”进入连续相（转变为 II 型），或以“分散”形式存在（保持为 III 型）。

这篇工作是孙林兵教授团队在多孔液体领域的重要进展，与此前光响应PLs）等成果形成体系，体现了从基础机制到功能优化的连贯研究路线，不仅提出了一种新的制备方法，更建立了一套新的理论框架：多孔液体类型不仅取决于多孔客体是否可溶，更受到多孔客体—位阻溶剂相互作用、静电作用以及外部空腔形成机制的共同调控。这一认识突破了传统分类方式，为理解II型形成机制、III型形成机制、外部空腔起源、永久孔隙形成机制提供了统一解释。因此，该研究不仅解决了材料制备问题，更推动了多孔液体基础理论的发展。

更重要的是，

这项工作不仅提出了一种新的制备方法，

更建立了一套新的理论框架：

多孔液体类型不仅取决于主体是否可溶，更受到主体—溶剂相互作用、静电作用以及外部空腔形成机制的共同调控。

这一认识突破了传统分类方式，

为理解：

• II型形成机制
• III型形成机制
• 外部空腔起源
• 永久孔隙形成机制

提供了统一解释。

因此，该研究不仅解决了材料制备问题，

更推动了多孔液体基础理论的发展。

孔腔占有率与多分子竞争吸附的动力学模型

扩散系数在纳米孔隙与宏观液体中的跨尺度计算

孔腔排除溶剂机制的热力学深层理论

液态中超分子组织的长程与短程有序性

✨多孔液体学术公众号编辑谈对本团队目前研究的启发

孙林兵教授团队在多孔液体领域的工作，系统聚焦II型/III型PLs的可控制备、光响应调控以及腔内/腔外协同吸附，实现了从“静态阻塞”到“动态阀门”的动态调控。对本团队目前正在重点开展并取得大量数据的"多孔液体界面微环境调控与传质强化"研究的启发，并不在于"光响应"本身，而在于他们提出了一个新的设计思想——利用界面微环境调控来放大多孔液体的功能。

传统多孔液体研究大多认为，吸附性能主要由多孔客体（MOF、MOC、POC等）的内部永久孔腔（intrinsic cavity）决定，因此研究重点集中在如何设计新的MOF，如何提高孔隙率，如何增加比表面积，如何引入新的活性位点。而孙林兵团队近几年的工作逐渐提出了一个新的观点的本质所在更体现在：真正决定多孔液体性能的不仅是主体本身，而是多孔客体与位阻溶剂之间形成的界面微环境。

例如，在Angew. Chem. Int. Ed. 2025中，他们发现MOC内部孔腔负责主体吸附，MOC与离子液体之间还形成大量外部空腔（extrinsic cavities），光照不仅改变内部孔口开放程度，同时改变外部空腔数量，两者共同决定最终吸附能力。液体流动性本就利于传质，而界面腔进一步降低了气体进入/脱附的能垒，实现“孔内+界面”双通道传质。主体-溶剂界面形成的额外自由体积（interfacial porosity），通过功能化配体或溶剂，构造“软-硬”协同的微环境，提升传质速率和容量。因此，将刺激响应（光、pH、温度等）引入界面微环境调控，实现“智能传质”——吸附阶段优化界面亲和力强化传质，脱附阶段切换构象降低能垒。

多孔液体学术公众号编辑得到启发示意图

总之，多孔液体的性能不仅来源于主体内部永久孔隙，更来源于主体—液体界面形成的微环境。界面自由体积、局部极性、溶剂化结构及动态重构共同决定气体分子的扩散、富集和吸附行为，回答好界面如何调控传质、如何放大吸附性能以及如何实现高效分离，有望成为多孔液体领域下一阶段的重要发展方向。

📅 部分文献列表

无溶剂纳米流体与多孔液体团队（下文简称团队）由西北工业大学资深教授领衔，核心研究骨干汇聚西安电子科技大学、空军工程大学、空军军医大学、西安科技大学、南通大学、西安航空学院、中航工业一飞院/西飞等多所高校与科研机构的教师及研究员。团队目前拥有教授2人、副教授及研究员17人，其中6人具备海外留学背景，专业布局横跨高分子化学、材料科学、化学工程与计算机技术等多学科前沿。团队指导在读博士15人、硕士70余人，共同构成一支结构合理、视野开阔、交叉融合的高层次科研队伍。

团队长期致力于新型无溶剂纳米流体与多孔液体的原创研发与功能化应用，前瞻性布局于高性能复合材料、光热转换、气体分离、催化转化、生物医学及电磁屏蔽/隐身材料等尖端领域，构建了“基础理论-材料创制-工程应用”全链条贯通的协同创新体系，推动基础研究与技术转化的协同发展。近3年来，团队承担国家级、省部级及行业重要课题共计51项，其中国家自然科学基金9项，国防科工委、工信部、中央高校科研业务费及央企/国企课题42项。

团队累计发表SCI论文400余篇（统计时间：2025年11月30日），获授权国际及国内发明专利70余项。团队在国际上较早系统开展无溶剂纳米流体与多孔液体研究，尤其在多孔液体领域取得系列突破性进展，已发表相关论文90余篇。团队创立并运营的“多孔液体”学术公众号已成为国内该领域的权威交流平台，多项成果获美国化学会（ACS）官网专题报道（相关链接见往期推送的无溶剂纳米流体与多孔液体专辑）。

团队积极构建开放的协同创新生态，国内与中科院化学所/北航/武大/天大/南大/中石大（北京/华东）/北化/南工大/江大等科研院所的相关团队深度合作；国际与新加坡国立大学（NUS）、美国康奈尔大学（Cornell）、沙特国王科技大学（KAUST）等世界知名学府及研究所保持紧密交流与合作。团队拥有完善的性能评价与研发平台，配备力学/阻尼测试、正电子湮没寿命谱（PALS）、常压/超高压气体吸附/吸收/膜分离、光热转换、原位催化转化等先进仪器设备。目前，核心技术已在航空航天领域实现成功应用，包括作为高性能复合材料增强填料、耐腐蚀涂层及特种润滑油添加剂等；在能源化工领域，用于气体分离、光热转换及催化转化等方向展现出巨大潜力。多项成果经鉴定已达国际先进水平，已在陕西榆林、咸阳及浙江宁波系统布局中试基地，正全力推进从实验室到产业化的衔接，为技术规模化应用与迭代升级奠定坚实基础。

多孔液体与无溶剂纳米流体研究团队

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