“電光”協(xié)同降解聚四氟乙烯等永久化學(xué)品
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授康彥彪研究團隊開發(fā)了一種利用超級電容器輔助的電光還原催化體系，實現(xiàn)了在溫和條件下的聚四氟乙烯還原脫氟反應(yīng)，為該類物質(zhì)的綠色降解提供了更多可能。該項成果日前在線發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》。
聚四氟乙烯因其惰性的碳-氟鍵具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，同時也具有疏水和疏油等特性，因而被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。但高度的穩(wěn)定性也導(dǎo)致廢棄的聚四氟乙烯難以降解回收，通常需要高能耗的熱裂解等方法，而低溫條件下的脫氟降解則需要用液態(tài)堿金屬等強還原劑實現(xiàn)，因此聚四氟乙烯等被稱為“永久化學(xué)品”。
電光催化可以在溫和的條件下實現(xiàn)傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)的化學(xué)轉(zhuǎn)化，為聚四氟乙烯的降解提供了新的可能。在前期光催化降解聚四氟乙烯工作的基礎(chǔ)上，研究團隊開發(fā)了一種利用超級電容器輔助的電光還原催化體系：利用電化學(xué)的方法輔助生成光催化活性物種，取代光催化反應(yīng)中溶解性極差的助還原劑。通過光化學(xué)和電化學(xué)的協(xié)同作用，對聚四氟乙烯的碳-氟鍵進行有效的電子注入，從而實現(xiàn)了在溫和條件下的聚四氟乙烯還原脫氟反應(yīng)。
研究人員介紹，這一電光還原催化體系的發(fā)展，有效避免了單獨光催化還原體系中需要過量的助還原劑作為電子供體這一問題。并且將反應(yīng)的規(guī)模由毫克級進一步提升到了克量級。同時該催化體系對于其他小分子的多氟或全氟烷基物質(zhì)的脫氟也具有良好的適用性。此外，超級電容器具有充電速度快、工作效率高、能量比高、耐超高溫、循環(huán)使用壽命長等特點，因此利用具有便攜性的超級電容器作為電能的供體，可以在戶外以太陽光作為光能量源，實現(xiàn)對聚四氟乙烯的脫氟反應(yīng)。這為解決由聚四氟乙烯和多氟或全氟烷基物質(zhì)降解困難引發(fā)的環(huán)境問題提供了更多的可能。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202422043
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