來(lái)源：《中國(guó)科學(xué)報(bào)》第4版 綜合
發(fā)布時(shí)間：2024-10-30
本報(bào)訊（記者孫丹寧）近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員王峰、副研究員賈秀全團(tuán)隊(duì)利用微液滴的起電-放電現(xiàn)象，開發(fā)出水相電化學(xué)選擇性脫氯策略，將二氯乙烷轉(zhuǎn)化為重要的聚合物單體氯乙烯。該研究成果有望實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)氯廢水的升級(jí)利用，相關(guān)論文發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》。
基于前期對(duì)帶電微液滴氧化還原反應(yīng)的研究，團(tuán)隊(duì)在封閉環(huán)境中通過(guò)超聲驅(qū)動(dòng)水在微液滴、水汽及體相之間快速轉(zhuǎn)變，制備出具有交流電壓的“人造云”，并以此實(shí)現(xiàn)了二氯乙烷的電化學(xué)選擇性脫氯反應(yīng)。研究人員通過(guò)云水中的電壓和電流測(cè)量證實(shí)，尺寸較大的微液滴帶正電，水汽中尺寸較小的亞微米液滴帶負(fù)電，并且兩種液滴具有不同的擴(kuò)散行為和空間分布。
研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)封閉環(huán)境限制亞微米液滴的擴(kuò)散空間，可以增強(qiáng)液滴之間的起電和放電作用。電子順磁共振譜表征進(jìn)一步確認(rèn)電子轉(zhuǎn)移參與了液滴的起電和放電過(guò)程，導(dǎo)致體相表面富集氫自由基，而微液滴富集羥基自由基。
團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過(guò)電子順磁共振譜、液相色譜-高分辨率質(zhì)譜、氣相色譜等表征方法，證明水中的二氯乙烷首先在體相表面附近發(fā)生還原脫氯，生成氯乙基自由基中間體。隨后，該中間體隨著霧化過(guò)程進(jìn)入微液滴，并在其中加速氧化脫氫，生成氯乙烯。
由于水在微液滴、水汽及體相之間快速轉(zhuǎn)變，避免了反應(yīng)物和中間體的擴(kuò)散限制，可顯著提高超聲霧化作用下氯乙烯的生成速率和選擇性，相比超聲空化作用，超聲霧化作用的速率提升了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，氯乙烯在C2氣體產(chǎn)物中的選擇性最高可達(dá)80%左右。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.4c11224
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