近日，我校维多利亚网站vic/省部共建药用资源化学与药物分子工程国家重点实验的潘英明教授/唐海涛副教授团队与清华大学李亚栋院士/王定胜副教授团队合作，在电化学领域取得重要研究进展，相关成果以“CO2-mediated organocatalytic chlorine evolution under industrial conditions”为题，在《Nature》正刊上发表，唐海涛副教授为该项成果的共一作者，实现了广西师范大学首次在《Nature》正刊上发文的历史性突破。

  《Nature》是世界上历史悠久的、最有名望的科学杂志之一，也是目前科学界普遍关注的、国际性、跨学科的周刊类科学杂志，很多最重要、最前沿的研究结果都是以短讯的形式发表在《Nature》上，2022年影响因子为69.504。

  氯碱行业是目前我国重要的基础化学工业之一，在我国国民经济中占有很大的比重，是我国国民经济的重要组成部分，其主要是以原盐和电为原料生产烧碱、氯气、氢气的基础原材料产业，后续可进一步进行化学转化得到更多的氯碱产品。氯碱产品种类多，关联度大，其下游产品达到上千个品种，它广泛应用于农业、石油化工、轻工、纺织、建材、电力、冶金、国防军工等国民经济各命脉部门，我国一直将主要氯碱产品产量作为国民经济统计和考核的重要指标。

  但是氯碱行业非常耗能，其能耗占到了全世界总发电量的4%(约150 TWh)。所以对该电解过程进行优化，是一项具有挑战性的工作，即便是轻微地提高该电解反应的效率也可以节约大量成本和能源。该电解过程的一个重要反应就是阳极的析氯反应（CER），对于该反应，最先进的电极仍然是几十年前开发的涂层钛阳极（DSA阳极）。鉴于此，我校维多利亚网站vic/省部共建药用资源化学与药物分子工程国家重点实验的潘英明教授/唐海涛副教授团队与清华大学李亚栋院士/王定胜副教授团队合作发现酰胺类有机小分子修饰后的电极，在二氧化碳气体的催化下可以极大地促进CER。他们发现在10 kA m-2的电流密度下过电位仅为89 mV，可以实现99.6%的反应选择性；相比于电极直接的CER，酰胺与二氧化碳形成的N-COOH中间体可以起到一个间接氧化产生氯自由基的作用（类似于Kolbe电解机理）。

  作者在文中根据三电极测试发现在工业工况下，NCOOH电极在10 kA m-2时的过电位明显小于商业DSA的过电位（119 mV）。而在双电极系统中，NCOOH电极表现良好，如在4 kA m-2的情况下，使用文中开发的电极生产每吨NaOH的用电量为1337千瓦时，而使用DSA生产每吨NaOH的用电量为1402千瓦时，可节省4.6%的电力消耗。而且，由Ti网支撑的NCOOH电极表现出了优异的稳定性。

  潘英明教授和唐海涛副教授提到：CER过程中形成的氯自由基和酰胺自由基不仅可以促进氯碱工业的发展，同时还可以将这些高活性自由基中间体与其它物质反应，从而实现一些复杂有机合成反应，以及药物的合成和结构修饰等，目前这些后续相关工作正在进行中。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05886-z

（ 文、摄/唐海涛 审核/农智杰）