我國科學(xué)家實現(xiàn)“永久化學(xué)品”的低溫高效降解

記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校康彥彪教授研究團隊創(chuàng)制了扭曲促進電子得失的有機小分子超級光還原劑，并基于此發(fā)展了低溫（40至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，實現(xiàn)將難以降解的“永久化學(xué)品”——全氟和多氟烷基物質(zhì)，回收為無機氟鹽和碳資源。

北京時間11月21日，《自然》雜志在線發(fā)表了該項成果。

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。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。

針對上述挑戰(zhàn)，研究團隊基于扭曲促進電子得失策略，設(shè)計創(chuàng)制了在特定光照下具有超強還原性的超級有機光還原劑，首次實現(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氟鹽和碳資源。

據(jù)了解，還原劑是能夠提供電子的化學(xué)物質(zhì)，而超級還原劑還原能力與金屬鋰單質(zhì)相當(dāng)或者更強。該研究不僅首次報道了高度扭曲咔唑核對于超級光還原劑電子得失的促進作用，從而實現(xiàn)“永久化學(xué)品”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)。

研究人員介紹，超級有機光還原劑是我國科學(xué)家獨立設(shè)計創(chuàng)制、具有原創(chuàng)性的獨特光還原催化劑，在目前已經(jīng)嘗試的百余類反應(yīng)中，均取得理想的結(jié)果。實驗證明，其扭曲結(jié)構(gòu)有效地促進了電子的得失，從而實現(xiàn)了超級還原作用，為新型超級光還原劑的設(shè)計和研制提供了新的思路。

來源：新華社

記者：戴威