科技日報(bào)記者 吳長鋒
記者21日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校康彥彪教授研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制了扭曲促進(jìn)電子得失的有機(jī)小分子超級光還原劑，并基于此發(fā)展了低溫（40—60攝氏度）的催化還原特氟龍等全氟及多氟烷基化合物的完全脫氟新方法。相關(guān)成果在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》。
全氟和多氟烷基物質(zhì)由于其分子內(nèi)牢固的碳-氟鍵，具有獨(dú)特的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、疏水及疏油特性等，廣泛應(yīng)用于化工、電子、醫(yī)療設(shè)備、紡織機(jī)械、核工業(yè)等領(lǐng)域。但是，碳-氟鍵的惰性也導(dǎo)致全氟和多氟烷基物質(zhì)在自然環(huán)境或者溫和條件下難以降解。例如，特氟龍?jiān)?60攝氏度的溫度下可以維持多年而不分解；而在500攝氏度以上分解時(shí)則會釋放出有毒氣體。因此，全氟和多氟烷基物質(zhì)被稱為“永久化學(xué)品”。而被廢棄于自然界中的全氟和多氟烷基物質(zhì)，難以回收利用并引發(fā)了一系列的環(huán)境及健康問題。
圍繞上述挑戰(zhàn)，康彥彪團(tuán)隊(duì)基于扭曲促進(jìn)電子得失策略，設(shè)計(jì)創(chuàng)制了在特定光照下具有超強(qiáng)還原性的超級有機(jī)光還原劑，取名為KQGZ，首次實(shí)現(xiàn)了低溫下的特氟龍及小分子全氟和多氟烷基物質(zhì)的完全破壞、脫氟礦化，將其高效回收為無機(jī)氟鹽和碳資源。
還原劑是能夠提供電子的化學(xué)物質(zhì)，而超級還原劑則是能夠把電子注入到還原電位低于負(fù)3伏特的化學(xué)鍵的電子供體，其還原能力與金屬鋰單質(zhì)相當(dāng)或者更強(qiáng)。該研究不僅首次報(bào)道了高度扭曲咔唑核對于超級光還原劑電子得失的促進(jìn)作用，從而實(shí)現(xiàn)永久化學(xué)品的完全脫氟，也表明了光還原劑的激發(fā)態(tài)氧化電位，與其還原能力并無直接關(guān)聯(lián)，并非判斷光催化劑還原能力的唯一標(biāo)準(zhǔn)。
據(jù)介紹，超級有機(jī)還原劑KQGZ是我國科學(xué)家獨(dú)立設(shè)計(jì)創(chuàng)制，具有原創(chuàng)性的獨(dú)特光還原催化劑，在目前已經(jīng)嘗試的百余類反應(yīng)中，均取得理想結(jié)果。實(shí)驗(yàn)證明，其扭曲結(jié)構(gòu)有效地促進(jìn)了電子的得失，從而實(shí)現(xiàn)了超級還原作用，為新型超級光還原劑的設(shè)計(jì)和研制提供了新思路。
（中國科大供圖）
