記者7月14日從武漢大學獲悉，該校高等研究院、化學與分子科學學院雷愛文教授團隊實現了交流電解環(huán)境下金屬催化物種精準調控，解決了電合成條件下過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鍵轉化反應”為題在線發(fā)表在國際學術期刊《科學》上。
論文通訊作者雷愛文教授介紹，電合成化學新技術具備綠色、安全和低能耗等特性，有望解決化石能源利用過程中帶來的環(huán)境污染、安全生產風險和高能耗等問題。目前，這種新興合成技術主要以直流電作為驅動力，并通過調節(jié)電流或者電壓控制化學反應過程。相比之下，交流電具有極性反轉和周期性波動的特點，具備更多可調節(jié)電學參數，為改進電合成過程提供更多可能。
雷愛文介紹，研究團隊開發(fā)了一種可編程波形交流電合成技術（pAC），通過對交流電的相關電學參數進行程序編輯，可得到定制化的交流電信號，不同編輯模式的交流電信號不僅促進了電解條件下銅催化劑循環(huán)再生，還可分別精準調控銅催化劑形成“銅結合碳自由基物種”和“碳-銅活性物種”。研究團隊還觀測到不同交流電信號動態(tài)調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演示圖。（研究團隊供圖）
據介紹，可編程波形交流電合成技術的出現，將為電合成化學新技術在綠色制造等領域更廣泛應用提供助力，為化學化工綠色化、智能化和高端化提供新的動能。（記者熊翔鶴、侯文坤）
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