通过纳米气泡氯化氢可自发生成氯水和氢气

近日，电子科技大学基础院教授崔春华团队在《德国应用化学》报道了氯化氢（HCl）气体通过纳米气泡界面自发转化为氯水和氢气（H₂）的新方法。该研究突破了传统催化反应的限制，在无需外加催化剂和能量的条件下，实现了气体的高效转化，为绿色化学提供了新思路。

团队揭示了纳米气泡气-液界面的独特化学性质。研究发现，当HCl气体带入Ar气纳米气泡时，气-液界面处会自发产生大量羟基自由基(·OH)和水合电子(e?aq)等活性自由基。并发现HCl浓度越大，氧化还原自由基浓度越大。这些活性自由基进一步引发链式反应：·OH氧化Cl?生成氯水，而e?aq产生氢气（H₂）。通过电子顺磁共振（EPR）和高分辨质谱等技术，成功捕获了反应过程中产生的多种自由基中间体，包括·Cl、·H等,为解析反应机制提供了直接证据。实验测得氯水浓度可达18 mmol/L，展现出优异的转化效率。

该研究揭示了纳米气泡界面作为“天然反应器”的独特性质，拓展了气液界面化学认知。其次，建立起化学组分与氧化还原自由基浓度联系，结合纳米气泡的独特稳定性，对气泡破裂机制提出了挑战。更重要的是，非含氧酸在气-液界面激发出高浓度自由基为自由基的产生激发机制提出了新见解。

在应用层面，该技术展现出多重优势。它是一个无催化剂、无外部能量输入的绿色反应体系，反应条件温和，可在常温常压下进行。不仅如此，产物氯水和氢气都是重要的化工原料。

这项研究工作展示了如何利用界面工程实现温和条件下的高效化学反应，为可持续发展提供了新思路。据介绍，该技术有望应用于污水处理、消毒杀菌、清洁能源生产等领域。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202508947