为充分调动我校学生学术科研积极性,鼓励学生开展跨学科交流与研究,营造浓厚的校园学术氛围,增强学生学术创新意识,提高学生学术科研水平,提升学生学术自信,校学术委员会、党委宣传部、党委学工部、党委研工部、校团委以及校学生会、研究生会、博士生会联合举办“启真杯”浙江大学2016年学生十大学术新成果评选活动。
高分子系积极响应这一学术活动,通过选拔评定,推荐高分子科学研究所纳米高分子课题组的本科生金昱、李嘉辰及博士研究生彭蠡的研究成果参选。最终经过专家组的评选以及浙江大学广大师生的网络投票,金昱、李嘉辰在硅胶固定床催化的乙酰基转移反应方面的研究成果与彭蠡在快速规模化绿色制备氧化石墨烯方面的研究成果一起荣获“启真杯”浙江大学2016学生十大学术新成果提名奖!
金昱、李嘉辰的硅胶固定床催化的乙酰基转移以乙酰基催化转移反应为例,利用多孔硅胶作为反应催化剂,成功地得到了预期产物,从而首次证实了硅胶所具有的优良催化性能。同时,反应动力学的研究揭示了硅胶催化剂表面携带的羟基对原料分子中乙酰基从硫原子向氧原子上转移的辅助作用,这表明作为易得的固体酸催化剂,硅胶可能适用于更加广泛的反应类型中,拥有巨大的实用潜能。另外,硅胶作为催化剂具有高效、温和、环保、易得、可循环性强等优势,并且以硅胶为催化剂的乙酰基转移反应,其流程易于优化设计,反应过程大大简化。本项目对硅胶所具有的独特催化性能作出了开创性的探索,同时也为具有广泛应用的巯基化合物提供了一种新型的高效绿色催化合成路线。本工作发表在英国皇家化学学会期刊Chemical Communications (2015, 51, 15390-15393) 上,并已申请国家发明专利(公开号:CN 105152995 A)。
彭蠡的快速规模化绿色制备氧化石墨烯用绿色环保的高铁法制备了高质量的氧化石墨烯,反应时间仅为1个小时,是传统方法的六分之一。此成果被认为是该领域1958年以来最重要的突破,发表后引起学术界和社会的广泛关注,被新华社等多家媒体的争相报道,被评选为2015浙江省化学会创新奖一等奖。此外,该成果所制备的氧化石墨烯,在催化领域突破性的解决了乙酰基转移反应的存在的诸多问题,并首次合成出了新型的功能性医药中间体。石墨烯是自然界最薄、最强韧,透明度最好,最致密,同时具有最高的电导率和电子迁移率的材料,被誉为“未来的材料”。氧化石墨烯是石墨烯制备过程中最重要的前驱体,且氧化石墨烯本身所具有的丰富的官能团和多变的结构,使其具有非常迷人的物理化学性质,在诸多领域有着潜在的应用。传统的制备方法需要大量使用强腐蚀性甚至易爆的氧化剂,例如硝酸、高锰酸钾等。这些氧化剂不仅给氧化石墨烯制备带来了安全隐患,而且在反应之后会产生大量的重金属,污染土壤、水源以及大气。而这些与绿色工业的原则相悖,难以获得推广应用,阻碍了氧化石墨烯的快速发展与应用。彭蠡所在的团队探索了以高铁酸钾作为氧化剂1小时制备氧化石墨烯的方法,避免了传统制备方法中存在的诸多问题。反应废弃物为硫酸和硫酸铁,通入氨气便可得到含铁元素的氮肥,完全没有污水处理的后顾之忧。在该工作中,我们提出了气体辅助剥离的新机理,为氧化石墨烯的制备提出了新的思路;并且,高铁基的氧化石墨烯粉体被证实可以在水中再次分散,减少了氧化石墨烯工业生产时98%运输的运输费用,拓展了氧化石墨烯的应用形态和领域。值得一提的是,他们进一步利用其表面丰富的官能团、超大比表面积、多游离自由基等特性,将其应用于催化乙酰基转移反应,发展出一种过程简便、收率高的巯基化合物制备新方法,首次合成了出了新型含卤素的多官能度巯基化合物,在医药、高分子、纳米材料、生物等领域具有潜在应用价值。
祝贺金昱、李嘉辰和彭蠡同学,希望高分子系同学以他们为榜样,积极投身科研,为高分子系争取更大的荣誉!