7月14日,从武汉大学获悉,武汉大学高等研究院、化学与分子科学学院雷爱文教授团队率先将程序化交流电合成新技术应用于铜催化的碳氢键转化反应,解决了过渡金属催化剂在电合成下易在阴极沉淀失活的科学难题条件,并且必须使用分离细胞。研究结果最近在线发表在《科学》杂志上。

这项新的合成电化学技术是国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)评估的2023年化学领域十大新兴技术之一。由于绿色、安全、低能耗,可用于解决当前化石能源带动的生产力带来的环境污染、安全生产风险和高能耗问题。

据雷爱文介绍新澳管家婆资料2023大全,这种新兴的合成技术主要以直流电(DC)为驱动力,通过调节电流或电压来控制化学反应过程。交流电(AC)具有极性反转和周期性波动的特点,并具有波形、频率、占空比等更可调的电气参数的优点,为精密材料制造提供了“无限潜力”。

然而,在电化学合成反应中引入更多维度的电学参数将导致可优化的反应条件数量呈指数级增加,这大大增加了研究难度。因此,交流合成技术仍处于起步阶段,只有少数简单的应用研究被报道。

凭借超过15年的绿色合成化学经验,Rowan Lei的团队率先开发了可编程波形交流电(pAC)合成技术,以实现铜催化的氢释放氧化交叉偶联反应。通过对交流波形的电气参数(频率、电流和占空比)进行编程,可以获得定制的交流信号。

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不同编辑模式的电信号不仅促进了电解条件下铜催化剂的循环再生阐释管家婆精准期期选一肖香港,武大教授团队首创交流电合成新技术,解决科学难题,而且分别精确调控了铜催化剂“铜结合碳自由基种”和“碳-铜活性物质”的形成。

此外,该团队还开发了一种原位电子顺磁共振波谱-交流电解表征技术,这是首次观察到不同交流电信号对铜催化物质活性的动态调控。基于可编程交流合成技术,团队成功实现了铜催化的直接碳氢键氧化偶联反应和活性烷烃的氧化双官能团化反应,两者在传统氧化剂条件和直流氧化条件下均表现出较差的反应性。

本研究为一体化电解槽条件下金属催化偶联电催化条件下新型合成反应的发展提供了一条可行的路径。可编程波形交流合成技术的出现,将为新型合成电化学技术在绿色材料制造等更广泛的应用提供巨大帮助,为绿色、智能、高端化工行业提供新动能。

(图片由武汉大学提供)