近日,，我校能源研究院蔣偉副研究員團(tuán)隊(duì)在化學(xué)與材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上在線發(fā)表研究論文“Completely Inorganic Deep Eutectic Solvents for Efficient and Recyclable Liquid-Liquid Interface Catalysis”。江蘇大學(xué)為第一完成單位,，能源研究院博士研究生徐麗仙為第一作者,，蔣偉,、南京大學(xué)揭克誠(chéng)教授與江蘇大學(xué)朱文帥教授為共同通訊作者,。
低共熔溶劑（DESs）作為傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的“綠色替代品”，由于其合成簡(jiǎn)單,、原子利用率高,、無(wú)需純化和結(jié)構(gòu)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于催化,、分離,、材料合成等諸多領(lǐng)域?；谟袡C(jī)酸的DESs在氧化脫硫（ODS）應(yīng)用中對(duì)去除頑固噻吩類硫化物具有一定的選擇性和催化脫硫能力,。然而，反應(yīng)后獲得的有機(jī)氧化產(chǎn)物易積聚在有機(jī)DESs相中,，破壞其結(jié)構(gòu)并阻礙其與含硫化合物接觸,，導(dǎo)致其使用壽命短、穩(wěn)定性差,，不利于進(jìn)一步應(yīng)用,。因此，探索具有高催化且易回收的DESs對(duì)于實(shí)現(xiàn)超深度ODS至關(guān)重要,。
圖1. 催化劑IDES ZnCl2/PA液-液界面催化ODS構(gòu)筑示意圖
本工作以氯化鋅（ZnCl2）和磷酸（PA）為前驅(qū)體,，通過(guò)氫鍵（Cl···H-O）和配位（Zn···O=P）構(gòu)建了純無(wú)機(jī)低共熔溶劑（IDES-ZnCl2/PA），首次實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)物自分離的高效液-液界面催化燃油超深度氧化脫硫,。
圖2. 催化ODS性能探究
研究表明IDES內(nèi)的配位作用強(qiáng)化了催化活性位點(diǎn)Zn2+的催化活性,，降低了脫硫反應(yīng)能壘，是高效催化的關(guān)鍵,。氧化劑H2O2被復(fù)合催化活性中心（Zn···O=P）活化為氧化能力更強(qiáng)的三重反應(yīng)氧物種（HO?,、HO2?和PA-OOH）。憑借IDES本身具備的無(wú)機(jī)和高效催化優(yōu)勢(shì),，在氧化脫硫過(guò)程中,，IDES對(duì)噻吩類硫化物的脫硫效率高達(dá)99.9%，且可在不做任何處理的情況下重復(fù)使用至少15次,，同時(shí)有機(jī)氧化產(chǎn)物在液-液界面處實(shí)現(xiàn)自分離,，展現(xiàn)了目前所有報(bào)道的DESs氧化脫硫體系中最好的催化性能和穩(wěn)定性。
圖3. 催化氧化機(jī)理探究
這項(xiàng)工作不僅為解決DESs在ODS應(yīng)用中的瓶頸問(wèn)題提供了新的解決方案,，也為催化氧化和其他相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)辟了更多可能性,。
研究成果得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。（能源研究院）
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202313853
