中國科學技術大學教授康彥彪團隊創制了扭曲促進電子得失的有機小分子超級光還原劑，并基于此開發了40℃~60℃低溫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。11月21日，研究成果在線發表于《自然》。
（圖片來源：中國科學技術大學官網）
全氟和多氟烷基物質（PFAS）因其分子內有牢固的碳-氟鍵，具有獨特的熱穩定性、化學穩定性、疏水及疏油等特性，廣泛應用于化工、電子、醫療設備、紡織機械、核工業等領域。但是，碳-氟鍵的惰性也導致PFAS在自然環境或溫和條件下難以降解。例如，特氟龍在260℃溫度下可以維持多年而不分解，而在500℃以上分解時則會釋放有毒氣體。因此，PFAS被稱為“永久化學品”。被廢棄于自然界中的PFAS，因難以回收利用引發了一系列環境及健康問題。
圍繞上述挑戰，康彥彪團隊基于扭曲促進電子得失策略，設計并創制了在特定光照下具有超強還原性的超級有機光還原劑KQGZ，首次實現了低溫下特氟龍及小分子PFAS的完全破壞、脫氟礦化，并將其高效回收為無機氟鹽和碳資源。
還原劑是能夠提供電子的化學物質，超級還原劑則是能夠把電子注入還原電位低于-3伏特的化學鍵的電子供體，其還原能力與金屬鋰單質相當或更強。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，從而實現永久化學品的完全脫氟，也表明了光還原劑的激發態氧化電位與其還原能力無直接關聯，其并非是判斷光催化劑還原能力的唯一標準。
KQGZ是我國科學家獨立設計創制、具有原創性的獨特光還原催化劑，具有廣譜的催化斷裂牢固碳-雜以及雜-雜原子鍵性能。在目前已經嘗試的百余類反應中，KQGZ均取得了理想結果。實驗證明，其扭曲結構有效促進了電子得失，從而實現了超級還原作用，為新型超級光還原劑的設計和研制提供了新思路。
相關論文信息：
https://doi.org/10.1038/s41586-024-08179-1
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