我国科学家利用双极膜低成本制备氘代酸碱

近日，中国科学技术大学精准智能化学全国重点实验室徐铜文教授、汪耀明特任教授和李震宇教授团队联合攻关，在氘代化学品制备领域取得突破性进展。研究团队创新性地利用双极膜实现重水高效解离，发现了核量子效应导致膜层内氘离子迁移速率反超氢离子的现象，颠覆了长期以来重水解离速率比水慢的传统认知，并成功开发出低成本制备氘代酸碱的新技术。7月9日，该研究成果在线发表于《自然》。

氘代酸和氘代碱是合成氘代药物、进行氢/氘交换反应的关键原料，同时对有机发光二极管器件寿命提升具有重要作用。然而，当前氘代酸碱的生产普遍存在工艺复杂、反应条件苛刻、产物纯化困难、过程能耗高等瓶颈。

此次研究以廉价的无机盐和重水为原料，在室温条件下利用双极膜解离重水，一步生成高浓度的氘代酸和氘代碱，大幅降低了生产成本，有望为下游众多氘代化学品提供经济、优质的氘代酸碱原料。

基于此原理，研究团队成功将技术拓展至多种体系，实现了包括氘代硫酸、氘代盐酸、氟化氘等一系列氘代酸碱试剂的高效制备。以该双极膜重水解离技术为核心的氘代酸碱制备平台，平均生产成本仅为传统工艺的五分之一。整个生产过程无需使用强腐蚀性试剂或重金属催化剂，排放趋近于零，环境友好特性突出。目前，该技术已成功完成3吨/年氘代酸碱的中试放大，为其工业化大规模生产奠定了坚实基础。

近日，中国科学技术大学精准智能化学全国重点实验室徐铜文教授、汪耀明特任教授和李震宇教授团队联合攻关，在氘代化学品制备领域取得突破性进展。研究团队创新性地利用双极膜实现重水高效解离，发现了核量子效应导致膜层内氘离子迁移速率反超氢离子的现象，颠覆了长期以来重水解离速率比水慢的传统认知，并成功开发出低成本制备氘代酸碱的新技术。7月9日，该研究成果在线发表于《自然》。

氘代酸和氘代碱是合成氘代药物、进行氢/氘交换反应的关键原料，同时对有机发光二极管器件寿命提升具有重要作用。然而，当前氘代酸碱的生产普遍存在工艺复杂、反应条件苛刻、产物纯化困难、过程能耗高等瓶颈。

此次研究以廉价的无机盐和重水为原料，在室温条件下利用双极膜解离重水，一步生成高浓度的氘代酸和氘代碱，大幅降低了生产成本，有望为下游众多氘代化学品提供经济、优质的氘代酸碱原料。

基于此原理，研究团队成功将技术拓展至多种体系，实现了包括氘代硫酸、氘代盐酸、氟化氘等一系列氘代酸碱试剂的高效制备。以该双极膜重水解离技术为核心的氘代酸碱制备平台，平均生产成本仅为传统工艺的五分之一。整个生产过程无需使用强腐蚀性试剂或重金属催化剂，排放趋近于零，环境友好特性突出。目前，该技术已成功完成3吨/年氘代酸碱的中试放大，为其工业化大规模生产奠定了坚实基础。