霧化增強水-油體系產(chǎn)氫活性
近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員王峰、副研究員賈秀全團隊與美國斯坦福大學(xué)Richard N. Zare團隊合作，在微液滴化學(xué)研究方面取得新進展，實現(xiàn)了霧化過程中水-油微界面“接觸起電”產(chǎn)氫反應(yīng)的活性調(diào)控。相關(guān)成果發(fā)表在《美國化學(xué)會志》上。
水-油微液滴界面“接觸起電”產(chǎn)氫反應(yīng)。大連化物所供圖
破碎起電效應(yīng)是一個重要的起電機制。這種效應(yīng)通常存在于雷暴云或瀑布等環(huán)境中，當(dāng)大水滴或冰晶在氣流作用或碰撞下發(fā)生破碎時，會產(chǎn)生電荷分離的現(xiàn)象，這種電荷分離是由于水滴或冰晶內(nèi)部的電荷分布不均以及破碎過程所導(dǎo)致的。研究團隊基于微液滴的破碎起電效應(yīng)，以及水-油界面存在的自發(fā)電荷轉(zhuǎn)移特性，通過控制霧化破碎過程中的電子轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)了單位質(zhì)量（克）微液滴帶電量的調(diào)控。此外，研究人員利用電荷測量、電子順磁共振譜和氣相色譜等表征手段，發(fā)現(xiàn)了水-油微液滴界面上存在微液滴向亞微米液滴轉(zhuǎn)移電子的過程，從而提出了在電荷分離-中和機制作用下加速水產(chǎn)氫反應(yīng)的新機制，并證明了生成的氫自由基等氫物種可進行原位還原二氧化碳反應(yīng)。研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入表面活性劑破壞水-油微界面后，電荷分離和產(chǎn)氫活性也同時被抑制。
基于上述發(fā)現(xiàn)，研究團隊提出通過霧化增強水-油體系的產(chǎn)氫活性，有望實現(xiàn)含油廢水的升級利用。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.4c01455
