近日，化学学院郭彦炳教授和王金龙研究员带领团队利用微液滴在环境污染控制领域取得阶段性研究进展，相关成果“An Iodide-Mediated Microdroplet for Efficient Ozone Decomposition ”发表在美国化学会期刊Journal of the American Chemical Society上。
微滴化学为绿色化工过程提供了新平台，但反应效率却限制了其实际应用。本研究开发压电陶瓷发生器驱动的碘化物介导微滴体系，在无催化剂、室温常压下实现臭氧高效持续分解，反应寿命为体相反应的 60 倍以上。通过原位表征与分子动力学模拟，首次揭示碘离子界面富集-溶剂化效应调控-强电场驱动碘物种循环的协同作用机制，明确微滴气液界面是臭氧分解的核心反应域。同时，提出碘化物介导的臭氧还原双路径机制，证实电子介导的碘物种氧化还原循环是臭氧持续分解的关键。关键经济指标上，微滴反应器的成本和能耗仅为喷雾反应器的 8.0% 和 10.4%，展现出显著的工程化应用优势。
本研究从界面化学角度揭示了碘化物介导微滴分解臭氧的微观机制，深化对微滴气液界面非平衡态反应的理解，为微滴化学的界面调控提供了新的理论依据。同时，该研究开发的碘化物介导微滴系统，突破传统臭氧分解技术在高湿度下效率低、稳定性差、成本高的瓶颈，为臭氧污染控制提供可规模化的绿色技术，也为微滴化学在环境催化领域的工程化应用开辟了新路径。
近年来，郭彦炳教授团队在环境化学领域不断推进新技术开发及相关成果转化，持续服务国家降碳减污战略。化学学院郭彦炳教授和王金龙研究员为本论文通讯作者，我院2023级博士生陈博盛为第一作者，华中师范大学为该论文的第一完成单位。该工作得到国家自然科学基金、华中师范大学光能利用与减污降碳交叉学科建设平台经费支持。
文章链接: https://doi.org/10.1021/jacs.5c19641.
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