近日，中国科学院大连化学物理研究所生物能源化学品研究组研究员王峰与副研究员贾秀全团队在微液滴化学研究方面取得进展。该团队利用微液滴的起电-放电现象，开发出水相电化学选择性脱氯策略，并将二氯乙烷转化为聚合物单体氯乙烯。

近年来，关于微液滴驱动的氧化还原反应的研究快速发展，但科研人员对反应过程中的电子转移机制仍认识不足。前期，该团队报道了液-液和固-液微界面的构建方法，提出了微液滴界面电子转移过程的调控方法，并逐步建立了微液滴带电界面与氧化还原性质之间的关系。

基于上述成果，该团队在封闭环境中通过超声驱动水在微液滴、水汽及体相之间快速转变，制备出具有交流电压的人造云，并实现了二氯乙烷的电化学选择性脱氯反应。研究通过云水中的电压和电流测量证实——尺寸较大的微液滴带正电；水汽中尺寸较小的亚微米液滴带负电；两种液滴具有不同的扩散行为和空间分布。研究发现，通过封闭环境限制亚微米液滴的扩散空间，可以增强液滴之间的起电作用和放电作用。同时，电子顺磁共振谱表征发现，电子转移参与液滴的起电和放电过程，导致体相表面富集氢自由基，而微液滴富集羟基自由基。进一步，研究通过电子顺磁共振谱、液相色谱-高分辨率质谱、气相色谱等表征方法证明，水中的二氯乙烷在体相表面附近发生还原脱氯，生成氯乙基自由基中间体。进而，该中间体随着雾化过程进入微液滴，并在其中加速氧化脱氢，生成氯乙烯。由于水在微液滴、水汽及体相之间快速转变，避免了反应物和中间体的扩散限制，可提高超声雾化作用下氯乙烯的生成速率和选择性。与超声空化作用相比，超声雾化作用的速率提升两个数量级，而氯乙烯在C₂气体产物中的选择性最高可达80%左右。上述成果有望助力有机氯废水的升级利用。

相关研究成果以Microdroplet-mediated multiphase cycling in a cloud of water drives chemoselective electrolysis为题，发表在《美国化学会志》(JACS)上。研究工作得到国家自然科学基金等的支持。

论文链接【https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c11224】

大连化物所实现微液滴化学脱氯制氯乙烯