通过酶启发型的纳米级受限流动系统中的定向C-C偶联反应实现水溶性酚类污染物的升级转化

《Environmental Science & Technology》：Upcycling of Aqueous Phenol Pollutants via Directed C–C Coupling in an Enzyme-Inspired Angstrom-Confined Flow-Through System

　　选择性氧化将废水中的苯酚转化为高附加值产品，传统方法因多路径竞争导致选择性低。本研究开发埃尺度受限流反应器，通过层状双氢氧化物纳米通道实现自由基空间排布调控，结合流动控制实现时空反应控制，选择性达84%。集成选择性吸附回收，累计产率达90%。建立低碳污染物资源化新范式。

　　

将废水中的苯酚选择性地转化为高附加值产品，为同时实现污染物减排和化学资源回收提供了一种可持续的策略。然而，传统的氧化过程由于存在多种竞争性反应路径（如环开环降解、C–C/C–O偶联以及聚合反应），导致产物选择性较低。在这里，我们开发了一种基于层状膜纳米通道的纳米级流动系统，能够实现空间和时间上的精确控制，从而实现氧化反应及区域选择性的C–C偶联。ZnFe层状双氢氧化物中的6.0 ?层间距能够确保苯氧基自由基的立体选择性排列，而流动调节则可以精确控制反应进程。这种受酶机制启发的双重控制策略在苯酚转化率为50%的情况下实现了84%的C–C选择性，并有效抑制了传统批量反应系统中常见的副反应（如C–O偶联和过度氧化）。机理研究和密度泛函理论（DFT）计算表明，纳米级限制效应在热力学上稳定了苯氧基自由基的取向，从而促进了无障碍的C–C偶联反应。结合选择性树脂吸附技术用于联苯的回收和苯酚的再利用，该系统可实现高达90%的累积产物产率。这项工作为从受污染的水体中回收资源提供了一种低碳的污染物转化产物新模式。