文献导读
离子液体（ILs）因低挥发性、高热稳定性及高CO2溶解度，成为碳捕获领域备受关注的核心溶剂。然而，这类材料在实际应用中面临重大挑战——其高粘度特性严重限制了传质效率。传统微囊化技术如微流控法和硬模板法虽然能部分解决问题，但存在工艺复杂、壳层污染核心液体等缺陷。
在此背景下，本研究创新性地提出双乳液软模板法，通过构建[IL-in-oil1]-in-oil2（IL/O1/O2）结构，在中间相（O1）中加载含乙烯基的CO2衍生聚碳酸酯（poly(VCHO)）、四硫醇交联剂（PETMP）和光引发剂，利用UV引发的硫醇-烯点击化学反应形成微囊壳。该方法成功实现了高纯度离子液体的封装，显著提升了CO2吸附速率与循环稳定性，为碳捕获材料设计提供了新思路。相关研究以“Double emulsion microencapsulation of ionic liquids for carbon capture”为题目发表于期刊《Materials Horizons》。
实验方法
该技术的核心在于创新的乳化结构设计。实验首先通过超声乳化工艺制备初级乳液：以疏水化SiO2-C3纳米颗粒作为Pickering乳化剂，将[BMIM][BF4]等离子液体分散于甲苯/乙腈（4:1）混合油相中，形成微米级IL液滴。随后通过低速剪切乳化将初级乳液引入环己烷/甲苯/Span85（17:2:1）组成的次级油相，构建出具有明确界面分层的双乳液体系。
值得注意的是，中间相（O1）中预先加载了含乙烯基的CO2衍生聚碳酸酯（poly(VCHO)）、四硫醇交联剂（PETMP）和光引发剂DMPA，通过UV引发的硫醇-烯点击化学反应，在20分钟内完成壳层交联固化，最终经离心洗涤获得固态微囊粉末。
实验结果解析
在材料表征方面，研究团队采用多维度分析手段验证了微囊性能：
傅里叶红外光谱（FTIR）显示壳层聚碳酸酯特征峰（1735 cm-1 C=O）显著，乙烯基特征峰（3079 cm-1）消失，证实了壳层交联反应的完全性；
扫描电镜（SEM）观测显示微囊表面光滑，尺寸分布在15-30 μm区间，其中[BMIM][BF4]微囊平均直径15 μm，较[BMIM][PF6]和[EMIM][BF4]微囊更小；
热重分析（TGA）表明微囊含62% IL核心，壳层残留15% SiO2成分，经丙酮萃取后壳层无IL特征峰，证明核心液体纯度得以完整保留。
在二氧化碳吸附性能测试中，该技术展现出显著优势：
吸附速率方面，[BMIM][BF4]微囊达到31.2 mmol/min，是本体IL（7.0 mmol/min）的4.5倍；
吸附容量整体提升至0.06 mol CO2/kg，其中壳层贡献30%（0.028 mol/kg），IL核心贡献70%（0.032 mol/kg）；
在0-1 bar压力范围内，吸附容量与CO2分压呈线性关系，符合物理吸附机制。
经过多次30℃吸附/65℃脱附循环，微囊结构保持完整，容量衰减可忽略不计。
创新点与意义
技术革新：首次构建非水相双乳液模板系统，突破传统水相体系对离子液体的限制，通过中间相定位反应实现核心液体零污染；
环境友好：采用CO2衍生聚碳酸酯作为壳层材料，形成“以碳捕碳”的可持续循环模式；
应用拓展：该策略可兼容胺基修饰等功能化离子液体（TSILs），为直接空气捕获（DAC）等前沿领域提供了可规模化的解决方案。
这项研究通过微流控技术与材料化学的深度融合，不仅解决了高粘度离子液体的传质瓶颈，更开创了碳捕获材料设计的新范式。随着后续对壳层渗透性、选择性的优化，该技术有望在工业碳捕集、气体分离存储等领域发挥重要作用，推动绿色化学工程进入新阶段。
图1微囊制备流程示意图。通过硫醇-烯点击化学反应，在[IL-in-oil1]-in-oil2（IL/O1/O2）双乳液的O1界面上，利用含乙烯基侧链的聚碳酸酯与多官能小分子硫醇交联，逐步制备离子液体（IL）微囊。
图2（A-C）SiO2-C3稳定的IL-in-oil1（IL/O1）单乳液和（D-E）改性二氧化硅（初级，内界面）和Spans85（次级，外界面）稳定的[IL-in-oil1]-in-oil2（IL/O1/O2）双乳液的光学显微镜图像；（G-I）通过界面中的硫醇-烯交联制备的IL微胶囊的SEM图像。所有光学显微镜图像的比例尺均为50毫米；所有SEM图像的比例尺均为10mm。
图3本体[BMIM][BF4]（黑色）、IL微胶囊（蓝色）和空心壳（绿色）的FTIR光谱（A）和TGA曲线（B）；[BMIM][BF4]微胶囊的EDS光谱（C）。
图4（A）[BMIM][BF4]、（B）[EMIM][BF4]和（C）[BMIM][PF6]的本体IL和微胶囊的CO2吸附（30℃，1 bar）和解吸（65℃，1 bar）曲线；（D）30℃下[BMIM][BF4]、[EMIM][BF4]和[BMIM][PF6]微胶囊的CO2体积等温线。垂直实线表示纯CO2的吸附；垂直虚线表示N2下的解吸。
论文链接：https://doi.org/10.1039/D4MH00796D
