全氟烷基和多氟烷基物質(PFASs),廣泛存在於日常用品中,因為它們具有優異的熱穩定性和化學穩定性,以及疏水和疏油的特性。然而,賦予PFASs這些特性的碳氟(C-F)鍵,使它們難以分解,導致它們在環境和人體中長期存在,從而引發重大的安全和健康隱患。其中最具代表性的就是聚四氟乙烯(PTFE),它是一種惰性極強的物質,無法透過一般的塑料回收方法來回收,即使把它放在攝氏260度的高溫環境多年也不會分解。過去科學家們發現,要讓PTFE在低溫下進行脫氟,就需要使用極強的還原劑,包括烷基金屬萘、鹼金屬、鹼土金屬、苯偶姻二價陰離子等。儘管近年來已有研究嘗試用非焚燒的方法來破壞PFASs,但是對於全氟碳(PFCs)以及聚合物型PFASs(例如PTFE)的回收處理,仍然局限於使用高溫焚燒或強還原劑的方法,這些方法不僅成本高,且對環境可能造成二次污染。
近日,中國合肥研究中心與南京工業大學的研究團隊,開發出一種突破性的超光還原劑(super-photoreductant,激發氧化電位低於-3.00 V—相對於飽和甘汞電極—的光還原劑)KQGZ,這種還原劑具有高度扭曲的咔唑核心(carbazole-cored)結構,能在溫和條件下(攝氏40至60度)藉由光催化作用將PFASs進行脫氟。研究結果顯示,當PTFE在此光催化系統中反應時,能以96%的產率脫氟並生成氟化鹽,並同時產生非晶狀碳產物。對於其他類型的PFASs,如全氟碳(PFCs)、全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟辛酸(PFOA)及其衍生物,則能以超過80%的產率進行脫氟,產物主要包括碳酸鹽、甲酸鹽、草酸鹽和三氟乙酸鹽。研究人員表示,該研究不僅可以在低溫條件下讓PFASs脫氟,也為開發新型超光還原劑開闢了新途徑。