我国科学家利用双极膜低成本制备氘代酸碱

近日，中国科学技术大学精准智能化学全国重点实验室徐铜文教授、汪耀明特任教授和李震宇教授团队联合攻关，创新性地利用双极膜实现重水高效解离，成功开发出低成本制备氘代酸碱的新技术。7月9日，该研究成果在线发表于《自然》。相关介绍如下：研究背景：氘代酸和氘代碱是合成氘代药物、进行氢/氘交换反应的关键原料，同时在OLED等发光材料中具有重要应用，市场前景广阔。然而，当前氘代酸碱的生产普遍存在工艺复杂、反应条件苛刻、产物纯化困难、浓缩能耗高等瓶颈问题。研究成果：团队以廉价的重水和无机盐为原料，在室温条件下利用双极膜电渗析技术直接高效解离重水，一步生成高浓度的氘代酸和氘代碱，大幅降低了生产成本。该技术还成功拓展至多个体系，实现了包括氘代硫酸、氘代盐酸、氟化氘、氘代硝酸、氘氧化钾、氘氧化钠等在内的一系列氘代酸和氘代碱的高效制备。原理与发现：研究阐明了双极膜高效解离重水的核心机理。在反向偏压作用下，双极膜中间层离子定向迁出，解离产生的氘离子和氘氧根离子成为氘代酸碱的来源。团队还发现了核量子效应导致膜层内氘离子迁移速率反超氢离子的现象，颠覆了长期以来“重水解离速率比水慢”的传统认知。技术优势：以该双极膜重水解离技术为核心的氘代酸碱制备平台，平均生产成本仅为传统工艺的20%左右。整个生产过程无需使用强腐蚀性试剂或重金属催化剂，排放趋近于零，环境友好特性突出。应用前景：目前，该技术已成功完成工程放大，具备年产3吨氘代酸碱的能力，为其工业化大规模生产奠定了坚实基础，将为医药、新材料等领域带来新的产业机遇。