水分子的微型液滴具有獨特的界面性質,能夠啟動化學反應,而且能夠將反應速率提高多個數量級。有鑒于此,南京大學胡興邦教授、張志炳教授、李鑫垚博士等通過循環的將苯乙烯的水液滴噴灑到空氣氣氛中,形成了尺寸6.7 μm的微液滴。
本文要點
(1)
噴灑的微液滴能夠使得苯乙烯氧化在沒有催化劑的情況氧化生成苯乙烯氧化物。在相同的條件下的溶液中不會發生類似的苯乙烯氧化反應。但是在微液滴中,苯乙烯能夠實現4.2 %的轉化,生成3.1 mM的苯乙烯氧化物。
(2)
與常見的噴霧微滴法(spraying microdroplet method)相比,這種循環噴霧方法得到的氧化產物濃度提高1000倍。實驗驗證結果顯示氧化環境能夠促進苯乙烯的氧化反應,在液滴界面發生雙路徑H2O2氧化機理。DFT理論計算驗證說明液滴能夠促進催化氧化反應。
這種循環噴霧方法顯著增強氧化產物的濃度,展示了微液滴大量制備化學品的前景。
參考文獻
Lian Xue, Weida Chen, Peng Zheng, Jiao Geng, Feng Zhang, Xinyao Li*, Zhibing Zhang*, and Xingbang Hu*, Catalyst-Free Oxidation of Styrene to Styrene Oxide Using Circulating Microdroplets in an Oxygen Atmosphere, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c08018
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c08018