近日，電子科技大學基礎院教授崔春華團隊在《德國應用化學》報道了氯化氫（HCl）氣體通過納米氣泡界面自發轉化為氯水和氫氣（H2）的新方法。該研究突破了傳統催化反應的限制，在無需外加催化劑和能量的條件下，實現了氣體的高效轉化，為綠色化學提供了新思路。
團隊揭示了納米氣泡氣-液界面的獨特化學性質。研究發現，當HCl氣體帶入Ar氣納米氣泡時，氣-液界面處會自發產生大量羥基自由基(·OH)和水合電子(e?aq)等活性自由基。并發現HCl濃度越大，氧化還原自由基濃度越大。這些活性自由基進一步引發鏈式反應：·OH氧化Cl?生成氯水，而e?aq產生氫氣（H2）。通過電子順磁共振（EPR）和高分辨質譜等技術，成功捕獲了反應過程中產生的多種自由基中間體，包括·Cl、·H等,為解析反應機制提供了直接證據。實驗測得氯水濃度可達18 mmol/L，展現出優異的轉化效率。
該研究揭示了納米氣泡界面作為“天然反應器”的獨特性質，拓展了氣液界面化學認知。其次，建立起化學組分與氧化還原自由基濃度聯系，結合納米氣泡的獨特穩定性，對氣泡破裂機制提出了挑戰。更重要的是，非含氧酸在氣-液界面激發出高濃度自由基為自由基的產生激發機制提出了新見解。
在應用層面，該技術展現出多重優勢。它是一個無催化劑、無外部能量輸入的綠色反應體系，反應條件溫和，可在常溫常壓下進行。不僅如此，產物氯水和氫氣都是重要的化工原料。
這項研究工作展示了如何利用界面工程實現溫和條件下的高效化學反應，為可持續發展提供了新思路。據介紹，該技術有望應用于污水處理、消毒殺菌、清潔能源生產等領域。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202508947
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