中国科学技术大学教授康彦彪研究团队创制了扭曲促进电子得失的有机小分子超级光还原剂，并基于此发展了低温（40-60摄氏度）的催化还原特氟龙等全氟及多氟烷基化合物的完全脱氟新方法。11月21日凌晨，《自然》杂志在线发表了该项成果。

PFAS通过超级有机光还原剂的作用脱氟分解矿物化回收碳和氟资源。中国科大供图

全氟和多氟烷基物质（PFAS）由于其分子内牢固的碳-氟键，具有独特的热稳定性、化学稳定性、疏水及疏油特性等，广泛应用于化工、电子、医疗设备、纺织机械、核工业等领域。但是，碳-氟键的惰性也导致全氟和多氟烷基物质在自然环境或者温和条件下难以降解。例如，特氟龙在260摄氏度的温度下可以维持多年而不分解；而在500摄氏度以上分解时则会释放出有毒气体。因此，全氟和多氟烷基物质被称为“永久化学品”。而被废弃于自然界中的全氟和多氟烷基物质，难以回收利用并引发了一系列的环境及健康问题。

围绕上述挑战，康彦彪研究团队基于扭曲促进电子得失策略，设计创制了在特定光照下具有超强还原性的超级有机光还原剂，取名为KQGZ，首次实现了低温下的特氟龙及小分子全氟和多氟烷基物质的完全破坏、脱氟矿化，将其高效回收为无机氟盐和碳资源。

还原剂是能够提供电子的化学物质，而超级还原剂则是能够把电子注入到还原电位低于负3伏特的化学键的电子供体，其还原能力与金属锂单质相当或者更强。该研究不仅首次报道了高度扭曲咔唑核对于超级光还原剂电子得失的促进作用，从而实现永久化学品的完全脱氟。同时，也表明了光还原剂的激发态氧化电位，与其还原能力并无直接关联，并非判断光催化剂还原能力的唯一标准。

超级有机还原剂KQGZ是我国科学家独立设计创制、具有原创性的独特光还原催化剂，具有广谱的催化断裂牢固碳-杂以及杂-杂原子键的性能；在目前已经尝试的百余类反应中，均取得理想的结果。实验证明，其扭曲结构有效地促进了电子的得失，从而实现了超级还原作用，为新型超级光还原剂的设计和研制提供了新的思路。

中国科大博士生张浩为论文第一作者、硕士生陈锦祥为第二作者。康彦彪和南京工业大学教授曲剑萍为论文通讯作者。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08179-1