11月21日,国际学术期刊《自然》(Nature)在线发表了中国科学技术大学的最新成果:该校康彦彪教授研究团队创制了一种超级光还原剂KQGZ,并基于此发展了低温的催化还原特氟龙等全氟及多氟烷基化合物的高效降解。
全氟和多氟烷基物质(PFAS)具有独特的热稳定性、化学稳定性、疏水及疏油特性等,广泛应用于化工、电子、医疗设备、纺织机械、核工业等领域。但其在自然环境或者温和条件下难以降解。如特氟龙在260摄氏度的温度下可以维持多年而不分解,而在500摄氏度以上分解时则会释放出有毒气体。因此,全氟和多氟烷基物质被称为“永久化学品”。而被废弃于自然界中的全氟和多氟烷基物质,难以回收利用并引发了一系列的环境及健康问题。
围绕上述挑战,中国科学技术大学康彦彪教授研究团队和南京工业大学曲剑萍教授基于扭曲促进电子得失策略,创制了一种超级有机光还原剂,取名为KQGZ,首次实现了低温(40至60℃)下的特氟龙及小分子全氟和多氟烷基物质的完全破坏、脱氟矿化,将其高效回收为无机氟盐和碳资源。
据介绍,超级有机还原剂KQGZ是中国科学家独立设计创制、具有原创性的独特光还原催化剂,具有广谱的催化断裂牢固碳-杂以及杂-杂原子键的性能;在目前已经尝试的百余类反应中,均取得理想结果。实验证明,其扭曲结构有效地促进了电子的得失,从而实现了超级还原作用,为新型超级光还原剂的设计和研制提供了新的思路。
该论文的第一作者是中国科大博士生张浩,第二作者是从本科就参与这项研究的中国科大硕士生陈锦祥。通讯作者是中国科大康彦彪教授和南京工业大学曲剑萍教授。该项研究工作获得了国家重点研发项目催化专项(2021YFA1500100)、国家自然科学基金面上项目(22271268)和合肥微尺度物质科学国家研究中心的资助。
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