近日，我校能源研究院蔣偉副研究員團隊在化學與材料領域頂級期刊《先進材料》（Advanced Materials）上在線發表研究論文“Completely Inorganic Deep Eutectic Solvents for Efficient and Recyclable Liquid-Liquid Interface Catalysis”。江蘇大學為第一完成單位，能源研究院博士研究生徐麗仙為第一作者，蔣偉、南京大學揭克誠教授與江蘇大學朱文帥教授為共同通訊作者。
低共熔溶劑（DESs）作為傳統有機溶劑的“綠色替代品”，由于其合成簡單、原子利用率高、無需純化和結構可調等優點，已廣泛應用于催化、分離、材料合成等諸多領域。基于有機酸的DESs在氧化脫硫（ODS）應用中對去除頑固噻吩類硫化物具有一定的選擇性和催化脫硫能力。然而，反應后獲得的有機氧化產物易積聚在有機DESs相中，破壞其結構并阻礙其與含硫化合物接觸，導致其使用壽命短、穩定性差，不利于進一步應用。因此，探索具有高催化且易回收的DESs對于實現超深度ODS至關重要。
圖1. 催化劑IDES ZnCl2/PA液-液界面催化ODS構筑示意圖
本工作以氯化鋅（ZnCl2）和磷酸（PA）為前驅體，通過氫鍵（Cl···H-O）和配位（Zn···O=P）構建了純無機低共熔溶劑（IDES-ZnCl2/PA），首次實現了產物自分離的高效液-液界面催化燃油超深度氧化脫硫。
圖2. 催化ODS性能探究
研究表明IDES內的配位作用強化了催化活性位點Zn2+的催化活性，降低了脫硫反應能壘，是高效催化的關鍵。氧化劑H2O2被復合催化活性中心（Zn···O=P）活化為氧化能力更強的三重反應氧物種（HO?、HO2?和PA-OOH）。憑借IDES本身具備的無機和高效催化優勢，在氧化脫硫過程中，IDES對噻吩類硫化物的脫硫效率高達99.9%，且可在不做任何處理的情況下重復使用至少15次，同時有機氧化產物在液-液界面處實現自分離，展現了目前所有報道的DESs氧化脫硫體系中最好的催化性能和穩定性。
圖3. 催化氧化機理探究
這項工作不僅為解決DESs在ODS應用中的瓶頸問題提供了新的解決方案，也為催化氧化和其他相關應用領域開辟了更多可能性。
研究成果得到了國家自然科學基金等項目的資助。（能源研究院）
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202313853
