近日，国际期刊Nature Communications在线发表了华中师范大学化学学院艾智慧教授、上海交通大学毛成梁副教授和张礼知教授合作的最新研究成果。该研究针对全球石蜡价值低、产能过剩和能源浪费的难题，创新性利用光激发产生表面局域热效应，开发了“光热驱动高效石蜡精炼”策略，首次实现以清洁太阳光为唯一能量来源，高效高选择性地转化粗蜡为精炼蜡，无需额外复杂的提取和精馏过程，为石化产品精炼和提纯提供新的思路。论文题目为《Selective solar wax refining with nanoscale zero-valent iron.》（Nature Communications）。华中师范大学为该论文的第一完成单位，化学学院博士研究生孙逸霏为第一作者，华中师范大学化学学院艾智慧教授、上海交通大学毛成梁副教授和张礼知教授为论文通讯作者。
蜡作为石油提炼和塑料生产的副产品，通常具有碳链分布广泛、品质较低、产能过剩的特点。蜡精炼通过提高分子碳链长度的均一性并去除杂质，将粗蜡转化为高品质蜡产品。然而，传统热化学方法由于对原料蜡中C-C键的非选择性断裂，难以有效降低碳链分散度，需要进行复杂的后续处理，包括能源密集型的分馏和提纯工艺。本团队创新性地利用光激发产生表面局域热效应，以清洁太阳光为唯一能量来源，纳米零价铁为催化剂，将碳链分散度高的粗蜡转化为分散度低的精炼蜡，无需额外复杂的提取和分离过程。在铁氧化物-石蜡界面处，光子活化C-H键以提供氢原子，同时局部热点通过氢原子转移引发的加氢裂化以及伴随的碎片石蜡产物的蒸发分离介导C-C键的选择性断裂，从而实现对碳链分布的精准调控，其选择性超过80%。这项工作展示了精确且高效的太阳能精炼技术的潜力。
该技术突破了三大核心瓶颈：一是精炼蜡的高选择性，利用局域温差介导的蒸发分离过程有效避免了低价值气体和液态副产品的产生；二是绿色太阳能驱动，无需外加热源和共反应物；三是原位分离，避免了后续溶剂提取和分馏纯化操作。研究以费托蜡、微晶蜡和半精炼蜡为反应物验证了策略的普适性，并通过技术经济分析和生命周期评价分析验证了该策略的经济性和低碳排放，兼具低成本、高效率、操作简单、环境友好的优势。此项成果将石蜡精炼与原位分离一体化，颠覆了传统热化学法将石蜡裂解为复杂低价值的气-液混合物，建立了太阳光驱动的可持续蜡精炼平台范式，为化石资源的高效清洁转化和精细化工产品的绿色制造提供了全新的技术路径和理论指导。
Fig. 1. Schematic illustration of selective solar wax refining with nanoscale zero-valent iron. This work establishes a sunlight-driven platform for sustainable wax refining, circumventing the limitations of conventional thermochemistry.
艾智慧教授团队近年来聚焦环境和能源领域关键科学问题，以污染物环境行为与资源化为核心方向，系统开展污染控制、污染物界面化学环境行为与迁移转化机制、电化学小分子高值转化和固废光热资源化等前沿研究，着力破解新型污染物治理与风险防控难题。在该领域积累了系统原创成果，已在Nature Communications、Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America、Angewandte Chemie International Edition、Environmental Science & Technology、Water Research、Green chemistry等国际权威期刊发表高水平论文。该项研究工作得到了国家自然科学基金项目的支持。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-71010-0 (DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-026-71010-0)
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