我所實現水油微液滴界面“接觸起電”產氫反應的活性調控

近日，我所生物能源研究部生物能源化學品研究組（DNL0603組）王峰研究員、賈秀全副研究員團隊與斯坦福大學Richard N. Zare院士團隊合作，在微液滴化學研究方面取得新進展，實現了霧化過程中水-油微界面“接觸起電”產氫反應的活性調控。

研究團隊基于微液滴的破碎起電效應，以及水-油界面存在的自發電荷轉移特性，通過控制霧化破碎過程中的電子轉移，實現了單位質量（克）微液滴帶電量的調控（10至1000納庫侖范圍內）。此外，研究人員利用電荷測量、電子順磁共振譜（EPR）和氣相色譜等表征手段發現水-油微液滴界面上存在微液滴向亞微米液滴轉移電子的過程，從而提出了在電荷分離-中和機制作用下加速水產氫反應的新機制，并證明了生成的氫自由基等氫物種可進行原位還原二氧化碳反應。研究還發現，當加入表面活性劑破壞水-油微界面后，電荷分離和產氫活性也同時被抑制。基于上述發現，研究團隊提出通過霧化增強水-油體系的產氫活性，有望實現含油廢水的升級利用。

相關研究成果以“Sprayed oil–water microdroplets as a hydrogen source”為題，于近日發表在《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上。該工作共同第一作者是我所DNL0603組博士研究生陳徐錁、斯坦福大學博士后夏宇博士和我所DNL0603組與鄭州大學聯合培養碩士研究生伍迎鳳。相關工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。（文/圖 陳徐錁）

文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.4c01455