电子科技大学基础院崔春华教授团队在Angewandte Chemie揭示HCl气体通过纳米气泡自发生成氯水和氢气

　　近日，我校基础院崔春华教授团队在《Angewandte Chemie International Edition》以“HCl Intake via Nanobubbles Induces Redox Radicals for Aqueous Cl₂ and H₂ Production without Catalyst and Bias Applied”为题发表重要创新成果，报道了氯化氢（HCl）气体通过纳米气泡界面自发转化为氯水和氢气（H₂）的新方法。该研究突破了传统催化反应的限制，在无需外加催化剂和能量的条件下，实现了气体的高效转化，为绿色化学提供了新思路。基础与前沿研究院2022级博士研究生赵瑞娟为论文第一作者，崔春华教授为论文通讯作者，电子科技大学基础与前沿研究院为论文第一单位。

　　团队揭示了纳米气泡气-液界面的独特化学性质。研究发现，当HCl气体带入Ar气纳米气泡时，气-液界面处会自发产生大量羟基自由基(·OH)和水合电子(e⁻aq)等活性自由基。并发现HCl浓度越大，氧化还原自由基浓度越大。这些活性自由基进一步引发链式反应：·OH氧化Cl⁻生成氯水，而e⁻aq产生氢气（H₂）。通过电子顺磁共振（EPR）和高分辨质谱等技术，成功捕获了反应过程中产生的多种自由基中间体，包括·Cl、·H等,为解析反应机制提供了直接证据。实验测得氯水浓度可达18 mmol/L，展现出优异的转化效率（如图1所示）。

图1 实验设计示意图以及纳米气泡驱动Cl₂和H₂形成的机理

　　该研究具有重要的理论价值。首先，它揭示了纳米气泡界面作为”天然反应器”的独特性质，拓展了气液界面化学认知；其次，建立起化学组分与氧化还原自由基浓度联系，结合纳米气泡的独特稳定性，对气泡破裂机制提出了挑战；更重要的是，非含氧酸在气-液界面激发出高浓度自由基为自由基的产生激发机制提出了新见解。

　　在应用层面，该技术展现出多重优势。首先，这是一个无催化剂、无外部能量输入的绿色反应体系，反应条件温和，可在常温常压下进行；其次，产物氯水和氢气都是重要的化工原料。这项技术有望应用于污水处理、消毒杀菌、清洁能源生产等领域。这项工作展示了如何利用界面工程实现温和条件下的高效化学反应，为可持续发展提供了新思路。

　　该项工作得到了国家自然科学基金（22372027）的资助。

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　　论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202508947