中国科学院中国科学技术大学康彦彪教授团队开发出一种超级电容器辅助电光催化技术，用于低温下聚四氟乙烯和多氟烷基物质(PFAS)的高效脱氟。

它们融合了电化学能和光化学能的优势，为解决PTFE和PFAS引发的环境问题提供了更多可能性。该研究发表在《应用化学国际版》上。

PTFE因其优异的热稳定性和化学稳定性而被广泛应用于各个领域。然而，其高稳定性也使其难以降解和回收利用。通常采用热裂解等高能耗方法来处理PTFE，而低温条件下的脱氟降解则需要使用液态碱金属等强还原剂。

光催化可以在温和的条件下弥补传统方法的不足，但PTFE的脱氟率不足5%。

康教授团队一直致力于惰性碳杂原子键的活化与断裂研究，在此基础上开发出了一种基于扭曲咔唑结构的高效光催化体系。

CBZ6作为光还原剂，由于其扭曲的结构，具有优异的单电子转移能力，从而实现PTFE等稳定分子中惰性碳-杂原子键的断裂和转变。

但在此过程中，由于PTFE的疏水、疏油特性，加上其不溶于几乎所有的有机溶剂，且使用率较高，导致反应体系变成了多种固体、液体混合的多相反应体系。

对于光反应来说，许多不溶性固体降低了光的透过性，导致对光源和体系的分散程度要求极高，不利于大规模反应的进行。

针对上述问题，研究团队开发了一种以超级电容器为辅助的电光催化体系，利用电化学方法生成催化活性物质，取代光催化反应中溶解性较差的还原剂。

通过将电子有效注入PTFE的碳氟键，在光化学和电化学的协同作用下，在温和条件下实现PTFE的还原脱氟。

该电-光还原催化体系有效避免了独立光催化还原体系中共还原剂的过量使用，并且将反应规模从毫克级进一步拓展至克级。

同时，该催化体系对其他含PFAS小分子的脱氟也表现出良好的适用性。

此外，超级电容器充电速度快、工作效率高、能量比高、耐超高温、循环寿命长，因此可以在户外使用，以太阳光为光能来源，实现PTFE的脱氟反应。

本研究采用拉曼光谱、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱等多种测试方法对PTFE脱氟固体产物进行表征。

研究人员由此证实，该类化合物中既有脂肪族结构，也有芳香族结构，还含有含氧官能团，此外还具有规则碳结构(拉曼G峰)和不规则碳结构(拉曼D峰)。

该研究为解决PTFE和PFAS难以降解引起的环境问题提供了新的视角。

更多信息： Jia‐Le Fu 等，《电光催化还原脱氟PTFE和PFASs》，《应用化学国际版》(2025)。期刊信息： Angewandte Chemie 国际版