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　　合成電化學(xué)新技術(shù)是國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)評定的2023年度化學(xué)領(lǐng)域十大新興技術(shù)之一。因為其具備綠色、安全和低能耗特性，可用于解決當(dāng)前基于化石能源驅(qū)動的現(xiàn)行生產(chǎn)力產(chǎn)生的環(huán)境污染、安全生產(chǎn)風(fēng)險和高能耗問題。

　　雷愛文介紹，這種新興合成技術(shù)主要以直流電(DC)作為驅(qū)動力，通過調(diào)節(jié)電流或者電壓控制化學(xué)反應(yīng)過程。交流電(AC)具有極性反轉(zhuǎn)和周期性波動特點，且具備如波形、頻率、占空比等更多可調(diào)節(jié)電學(xué)參數(shù)的優(yōu)勢，為實現(xiàn)精準物質(zhì)制造提供“無限潛力”。

　　然而，更多維度的電學(xué)參數(shù)引入電化學(xué)合成反應(yīng)中會導(dǎo)致可優(yōu)化的反應(yīng)條件呈指數(shù)級增加，極大增加了研究難度。因此，迄今為止交流電合成技術(shù)仍然處于萌芽階段，僅有數(shù)例簡單應(yīng)用研究見諸報道。

　　雷愛文團隊耕耘綠色合成化學(xué)超過15年，該項研究首創(chuàng)開發(fā)了可編程波形交流電(pAC)合成技術(shù)，實現(xiàn)了銅催化的放氫氣氧化交叉偶聯(lián)反應(yīng)。通過對交流電波形的電學(xué)參數(shù)(頻率、電流和占空比)進行程序編輯，可得到定制化交流電信號。

　　不同編輯模式的電信號不僅促進電解條件下銅催化劑循環(huán)再生，且分別精準調(diào)控銅催化劑形成“銅結(jié)合碳自由基物種”和“碳-銅活性物種”。

　　另外，該團隊還開發(fā)了原位電子順磁共振波譜-交流電解聯(lián)用表征技術(shù)，首次觀測到不同交流電信號動態(tài)調(diào)控銅催化物種活性的變化規(guī)律。基于可編程交流電合成技術(shù)，團隊成功實現(xiàn)銅催化活化烷烴直接碳氫鍵氧化偶聯(lián)反應(yīng)和氧化雙官能團化反應(yīng)，這兩類反應(yīng)在傳統(tǒng)氧化劑條件和直流電氧化條件下均表現(xiàn)出較差的反應(yīng)性。

　　這項研究為一體式電解池條件下，金屬催化耦合電催化發(fā)展新型合成反應(yīng)提供可行路徑。可編程波形交流電合成技術(shù)的出現(xiàn)，將為合成電化學(xué)新技術(shù)在綠色物質(zhì)制造等更廣泛應(yīng)用領(lǐng)域提供極大助力，為化學(xué)化工綠色化、智能化和高端化提供新動能。