近日,一项由中国科学技术大学研究团队取得的突破性成果在国际权威期刊《自然》上发布。该研究团队成功研发出一种新型有机小分子超级光还原剂,能够在较低温度(40至60摄氏度)下有效催化还原全氟及多氟烷基化合物,实现其完全脱氟。
全氟和多氟烷基物质(PFAS)因其分子结构中的碳-氟键异常稳定,而具备出色的热稳定性、化学稳定性以及疏水疏油特性,被广泛应用于多个行业,包括化工、电子、医疗设备、纺织机械和核工业等。然而,这种稳定性也使得PFAS在自然环境中难以降解,被形象地称为“永久化学品”。PFAS在自然界中的残留不仅难以回收利用,更引发了一系列环境与健康问题。
面对这一挑战,中国科学技术大学的康彦彪研究团队提出了一种创新策略——扭曲促进电子得失。他们设计并合成了一种名为KQGZ的超级有机光还原剂,该还原剂在特定光照条件下展现出极强的还原性能。实验结果显示,KQGZ能够在低温下完全破坏特氟龙等全氟及多氟烷基物质,并将其有效转化为无机氟盐和碳资源,实现了高效回收。
KQGZ作为我国科学家独立研发的首款具有原创性的光还原催化剂,不仅具有独特的扭曲结构,还展现出广谱的催化断裂能力,能够断裂牢固的碳-杂原子键以及杂-杂原子键。在已尝试的百余类反应中,KQGZ均取得了显著效果。其扭曲结构通过促进电子的得失,实现了超级还原作用,为新型超级光还原剂的设计提供了重要启示。