11月21日，中國科大兩項(xiàng)科研成果同步發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上：

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心及化學(xué)系的康彥彪教授團(tuán)隊(duì)發(fā)展了特氟龍等全氟及多氟烷基化學(xué)品的低溫還原脫氟分解的變革性新方法。在該工作中，研究人員創(chuàng)制了扭曲促進(jìn)電子得失的有機(jī)小分子超級(jí)光還原劑KQGZ，并基于此發(fā)展了低溫(40-60℃)催化還原特氟龍等全氟及多氟烷基化合物的完全脫氟新方法。

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院樊逢佳教授團(tuán)隊(duì)利用原創(chuàng)的電激發(fā)瞬態(tài)吸收光譜儀，“診斷”量子點(diǎn)LED的運(yùn)行機(jī)制，破解了環(huán)保型綠色量子點(diǎn)LED效率和壽命的難題，刷新多項(xiàng)世界紀(jì)錄，推動(dòng)量子點(diǎn)LED技術(shù)邁向環(huán)保新高度。

中國科大在光催化PFASs低溫脫氟領(lǐng)域取得重要進(jìn)展

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心及化學(xué)系的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了特氟龍等全氟及多氟烷基化學(xué)品的低溫還原脫氟分解的變革性新方法。在該工作中，研究人員創(chuàng)制了扭曲促進(jìn)電子得失的有機(jī)小分子超級(jí)光還原劑KQGZ，并基于此發(fā)展了低溫(40-60℃)催化還原特氟龍等全氟及多氟烷基化合物的完全脫氟新方法。北京時(shí)間11月21日0時(shí)，相關(guān)成果以“Photocatalytic low-temperature defluorination of PFASs”為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

光催化PFASs低溫脫氟示意圖

　　全氟和多氟烷基物質(zhì)(PFAS)由于其分子內(nèi)牢固的碳-氟鍵，具有獨(dú)特的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、疏水及疏油特性等，廣泛應(yīng)用于化工、電子、醫(yī)療設(shè)備、紡織機(jī)械、核工業(yè)等領(lǐng)域。但是碳-氟鍵的惰性也導(dǎo)致PFAS在自然環(huán)境或溫和條件下難以降解。例如，特氟龍?jiān)?60℃的溫度下可以維持多年而不分解;而在500℃以上分解時(shí)則會(huì)釋放出有毒氣體。因此，PFAS被稱為永久化學(xué)品。而被廢棄于自然界中的PFAS，則引發(fā)了一系列的環(huán)境及健康問題。

　　圍繞上述挑戰(zhàn)，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)基于在特定光照具有超強(qiáng)還原性的原理，設(shè)計(jì)創(chuàng)制了超級(jí)有機(jī)光還原劑(取名為KQGZ)，首次實(shí)現(xiàn)了低溫下特氟龍及小分子PFAS的完全脫氟礦化，將其高效回收為無機(jī)氟鹽和碳資源。還原劑是能夠提供電子的化學(xué)物質(zhì);而超級(jí)還原劑則是能夠把電子注入到還原電位低于負(fù)3伏特的化學(xué)鍵的電子供體。該研究不僅首次報(bào)道了高度扭曲咔唑核對(duì)于超級(jí)光還原劑電子得失的促進(jìn)作用，從而實(shí)現(xiàn)永久化學(xué)品的完全脫氟;也表明了光還原劑的激發(fā)態(tài)氧化電位，與其還原能力并無直接關(guān)聯(lián)，并非判斷光催化劑還原能力的唯一標(biāo)準(zhǔn);能否對(duì)特氟龍等PFAS進(jìn)行完全還原脫氟可作為有機(jī)還原劑的還原能力標(biāo)準(zhǔn)。

　　超級(jí)有機(jī)還原劑KQGZ是我國科學(xué)家獨(dú)立設(shè)計(jì)創(chuàng)制、具有原創(chuàng)性的獨(dú)特光還原催化劑，具有廣譜的催化斷裂牢固碳-雜以及雜-雜原子鍵的性能;在目前已經(jīng)嘗試的百余類反應(yīng)中，均取得理想的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)證明，其扭曲結(jié)構(gòu)有效地促進(jìn)了電子的得失，從而實(shí)現(xiàn)了超級(jí)還原作用，為新型超級(jí)光還原劑的設(shè)計(jì)和研制提供了新的思路。

　　該論文的第一作者是中國科大博士生張浩，第二作者是從本科就參與這項(xiàng)研究的中國科大碩士生陳錦祥。通訊作者是中國科大康彥彪教授和南京工業(yè)大學(xué)曲劍萍教授。該項(xiàng)研究工作獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目催化專項(xiàng)(2021YFA1500100)、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(22271268)和合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心的資助。

　　論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08179-1

中國科大在環(huán)保型磷化銦量子點(diǎn)LED工作機(jī)制研究中取得重要進(jìn)展

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院樊逢佳教授與河南大學(xué)申懷彬教授攜手合作，利用EETA技術(shù)深入研究了綠色磷化銦基量子點(diǎn)發(fā)光二極管的關(guān)鍵科學(xué)問題，成功實(shí)現(xiàn)了綠色磷化銦基量子點(diǎn)LED的峰值外量子效率(EQE)達(dá)到26.68%，亮度突破270,000 cd/m2，并在初始亮度1,000 cd/m2下，T95(亮度衰減到起始值的95%)壽命長達(dá)1,241小時(shí)，刷新了世界紀(jì)錄。北京時(shí)間11月21日0時(shí)，相關(guān)研究成果以“Efficient green InP-based QD-LED by controlling electron injection and leakage”為題，發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上，標(biāo)志著無毒量子點(diǎn)LED技術(shù)取得重要進(jìn)展。

　　LED顯示照明是我國的支柱半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。加快新興顯示照明LED(如量子點(diǎn)LED)研究，對(duì)于加強(qiáng)并保持我國的產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢，有著重要的意義。然而，由于缺乏原位、直觀的表征手段，目前新興LED的內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制理解尚不充分，限制了新興LED的研發(fā)速度。樊逢佳教授團(tuán)隊(duì)于2020年成功研發(fā)出世界首臺(tái)電激發(fā)瞬態(tài)吸收(EETA)光譜儀(國家發(fā)明專利號(hào)：CN202011470295.0;PCT：WOCN21071264)，這一技術(shù)可以給LED“拍片子”，全方位透視LED中的載流子和電場的時(shí)間分辨、空間分布等信息，為LED的機(jī)理研究提供關(guān)鍵的技術(shù)支持，推動(dòng)LED領(lǐng)域的科學(xué)探索和技術(shù)進(jìn)步。

世界首臺(tái)電激發(fā)瞬態(tài)吸收光譜儀

　　無鎘無鉛量子點(diǎn)由于其環(huán)境友好優(yōu)勢備受青睞，韓國三星集團(tuán)投入巨大資源，于2019年和2020年分別發(fā)表兩篇《自然》論文，展示他們在紅藍(lán)兩色器件中所取得的進(jìn)展。然而，綠色無鎘量子點(diǎn)LED(目前主要采用磷化銦基量子點(diǎn))在效率和壽命方面遠(yuǎn)落后于紅色和藍(lán)色環(huán)保型量子點(diǎn)LED，成為制約環(huán)境友好型全彩量子點(diǎn)LED產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。樊逢佳教授聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)最新研究表明，當(dāng)前綠色磷化銦基量子點(diǎn)LED性能較低的主要原因在于電子注入不足和嚴(yán)重的電子泄漏。為此，研究團(tuán)隊(duì)提出采用“低、寬勢壘”的設(shè)計(jì)方案，既提升了電子注入效率，又有效抑制了漏電現(xiàn)象。通過這一優(yōu)化，研究團(tuán)隊(duì)成功刷新了世界紀(jì)錄。

　　河南大學(xué)博士研究生卞陽陽和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士研究生嚴(yán)笑寒為該論文共同第一作者;河南大學(xué)申懷彬教授和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)樊逢佳教授、北京交通大學(xué)唐愛偉教授、河南大學(xué)陳斐博士為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委-區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目支持。

　　論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08197-z