光子驱动的炼金术：光如何改写化石燃料化学
科罗拉多州立大学的研究人员在《科学》杂志上发表了一篇论文，描述了一种新的、更高效的基于光的工艺，用于将化石燃料转化为有用的现代化学品。 在这篇文章中，他们报告说，他们的有机光氧化还原催化系统即使在室温下也很有效。 这种优势可以降低各种情况下化学制造的能源需求，还可以减少相关污染，以及其他好处。 这项工作在 CSU 由来自化学系和可持续光氧化还原催化中心 （SuPRCat） 的 Garret Miyake 和 Robert Paton 教授。 他们的系统受到光合作用的启发，使用可见光来温和地改变化合物的性质。 它通过将它们暴露于两个独立的光子（光粒子）中来产生所需反应所需的能量来实现这一点。 Miyake 说，单个光子通常无法为这些过程携带足够的能量。 通过将来自两个的能量轻粒子，该团队的系统可以轻松执行超还原反应 - 需要大量能量来打破坚韧键或添加电子的化学变化。 Miyake 表示，他们的系统在一组称为芳香烃（也称为芳烃）的化合物上进行了测试。 这些化合物通常对变化有抵抗力。 “这项技术是目前可用于还原芳烃（例如化石燃料中的苯）以生产塑料和医药所需的化学品，“Miyake 说。 “通常产生这些反应是困难的和能量密集型的，因为原始键非常牢固。” 该研究继续通过美国进行的工作。 CSU 国家科学基金会可持续光氧化还原催化中心。 Miyake 是该多机构研究工作的负责人，该研究旨在改变多种用途的化学合成过程。 Katharine Covert，NSF 中心项目主任对于支持这项研究的化学创新计划，表示光氧化还原催化已成为许多行业不可或缺的。 “光氧化还原催化已成为制药开发和其他行业不可或缺的产品，”Covert 说。 “通过 NSF 可持续光氧化还原催化中心，合成化学家和计算化学家合作了解这些催化剂功能的基本化学性质，并在此过程中找到了一条需要更少的热量和能量。 Miyake 表示，整个中心的研究人员正在开发类似于本文中描述的催化系统，以支持肥料氨的节能生产、PFAS 永久化学物质的分解以及塑料的升级回收。 “我们建立了一支全明星化学家团队来应对这些挑战，并为这个世界创造一个更可持续的未来，”Miyake 说。 “世界的时钟即将到期，我们必须应对紧急情况在我们目前的做事方式将我们推向无法恢复的境地之前，需要开发可持续技术。 CU Boulder 教授 Niels Damrauer 也是该论文的作者和该中心的成员。 CSU 的其他作者包括 Amreen Bains、Brandon Portela、Alexander Green、Anna Wolff 和 Ludovic Patin。