記者7月14日從武漢大學(xué)獲悉，該校高等研究院、化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院雷愛(ài)文教授團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了交流電解環(huán)境下金屬催化物種精準(zhǔn)調(diào)控，解決了電合成條件下過(guò)渡金屬催化劑容易在陰極析出失活而必須用分離池的科學(xué)難題。該研究成果近日以“程序化交流電優(yōu)化銅催化C-H鍵轉(zhuǎn)化反應(yīng)”為題在線發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。

論文通訊作者雷愛(ài)文教授介紹，電合成化學(xué)新技術(shù)具備綠色、安全和低能耗等特性，有望解決化石能源利用過(guò)程中帶來(lái)的環(huán)境污染、安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)和高能耗等問(wèn)題。目前，這種新興合成技術(shù)主要以直流電作為驅(qū)動(dòng)力，并通過(guò)調(diào)節(jié)電流或者電壓控制化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。相比之下，交流電具有極性反轉(zhuǎn)和周期性波動(dòng)的特點(diǎn)，具備更多可調(diào)節(jié)電學(xué)參數(shù)，為改進(jìn)電合成過(guò)程提供更多可能。

雷愛(ài)文介紹，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種可編程波形交流電合成技術(shù)（pAC），通過(guò)對(duì)交流電的相關(guān)電學(xué)參數(shù)進(jìn)行程序編輯，可得到定制化的交流電信號(hào)，不同編輯模式的交流電信號(hào)不僅促進(jìn)了電解條件下銅催化劑循環(huán)再生，還可分別精準(zhǔn)調(diào)控銅催化劑形成“銅結(jié)合碳自由基物種”和“碳-銅活性物種”。研究團(tuán)隊(duì)還觀測(cè)到不同交流電信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)控銅催化物種活性的變化規(guī)律。

圖為可編程波形交流電合成技術(shù)演示圖。（研究團(tuán)隊(duì)供圖）

據(jù)介紹，可編程波形交流電合成技術(shù)的出現(xiàn)，將為電合成化學(xué)新技術(shù)在綠色制造等領(lǐng)域更廣泛應(yīng)用提供助力，為化學(xué)化工綠色化、智能化和高端化提供新的動(dòng)能。