對(duì)于溶解纖維素而言，有效地破壞纖維素中的氫鍵網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要.離子液體中的陰離子通過(guò)與纖維素鏈上羥基氫原子形成強(qiáng)氫鍵而在纖維素溶解過(guò)程中起主要作用.但是，人們對(duì)于離子液體中的陽(yáng)離子在纖維素溶解過(guò)程中所起作用的認(rèn)識(shí)仍然存在爭(zhēng)議^{[6, 7, 9, 19]}.一部分學(xué)者通過(guò)核磁共振弛豫和分子動(dòng)力學(xué)研究，認(rèn)為陽(yáng)離子和纖維素之間的相互作用可以忽略不計(jì)；而本課題組和一部分學(xué)者則認(rèn)為，陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)對(duì)離子液體溶解纖維素的能力絕不能忽視，“僅陰離子起作用”的觀點(diǎn)很難解釋很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，例如：對(duì)于可溶解纖維素的離子液體，當(dāng)其陽(yáng)離子為常見(jiàn)的咪唑型和吡啶型離子時(shí)，即使陰離子(如Cl^-)不變，當(dāng)陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)改變時(shí)，如取代基種類和取代基鏈長(zhǎng)發(fā)生變化，離子液體溶解纖維素的能力將顯著改變，甚至不能溶解纖維素.部分理論研究的結(jié)果也表明陽(yáng)離子在纖維素的溶劑化過(guò)程中起到了一些次級(jí)作用，例如：范德華相互作用、靜電相互作用和氫鍵相互作用等.

2005年，我們提出了離子液體陰陽(yáng)離子的協(xié)同效應(yīng)是溶解纖維素的主要驅(qū)動(dòng)力，如圖 1(b)所示^[16]，強(qiáng)調(diào)了陽(yáng)離子對(duì)纖維素溶解的作用.進(jìn)一步，我們通過(guò)常規(guī)、變溫和原位核磁研究證明了纖維素中的羥基與離子液體中的陰陽(yáng)離子之間均形成了氫鍵作用^{[20, 21]}.體積相對(duì)較小的陰離子與羥基的氫原子形成氫鍵，咪唑陽(yáng)離子通過(guò)芳香氫(特別是2位氫)與較小空間位阻的纖維素羥基氧原子形成氫鍵.我們的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果得到了國(guó)際同行的普遍認(rèn)同^{[22, 23]}.最近，我們通過(guò)合成一系列特定結(jié)構(gòu)的離子液體，系統(tǒng)研究了“離子液體陰陽(yáng)離子化學(xué)結(jié)構(gòu)—離子液體溶解纖維素能力—離子液體與纖維素之間的相互作用”之間的關(guān)系，進(jìn)一步證明了離子液體陰陽(yáng)離子協(xié)同作用溶解纖維素的機(jī)理^[24].結(jié)合溶劑化顯色探針?lè)椒? 我們提出了能溶解纖維素的離子液體應(yīng)滿足的定性條件：陰離子是強(qiáng)氫鍵受體；陽(yáng)離子是中等的氫鍵給體，具有較活潑的氫原子；離子液體解離能較低，且陰陽(yáng)離子體積不能太大.最近，更多的學(xué)者提供了與我們所提出的機(jī)理相一致的實(shí)驗(yàn)和理論證據(jù)