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机械化学法打破常规：几分钟内产生大量的多环芳烃

文章来源：未知更新时间：2018-05-04 10:27:49

据报道，将小分子研磨成更大的分子似乎是违反直觉的，但是德国的科学家们打破常规，已经做出了这种大分子。新的实验方案使用无溶剂的机械化学工艺，最终产生了大量的纳米石墨，缓解了与起始物料溶解度差有关的关键问题。

传统制备多环芳烃（PAHs）和纳米化合物采用自底向上的方法，通常涉及两种芳烃化合物之间的酸催化氧化缩合反应，这种反应称为SeCl反应。SeCl反应需要溶剂，尽管是高芳香族分子体系，但是如纳米石墨等由于存在溶解度差而难以合成。

现在，德累斯顿工业大学Lars Borchardt和他的团队用一种叫做球磨的技术，从六苯苯前体生产碳氢化合物，从而消除了溶剂的需求。球磨使用强烈的机械力来启动化学反应，为合成这些分子提供了一种更安全、更简单和更可持续的途径。Borchardt解释说，我们也可以拓宽这一著名反应对不溶性分子的可行性。

加拿大麦克吉尔大学固态和机械化学研究人员Tomislav Friš?i?说：“组装大的有机芳香结构的其他技术通常需要相当苛刻的条件，或者需要官能化使原料更易溶解。”这意味着化学家不仅在这一领域，而且在许多其他领域，往往不能使用他们想要的原料，所以他们不得不选择那些最容易溶解的物质。机械力化学避免了这些并发症。

来源：英国皇家化学学会，不同聚苯前体的反应，（A）六苯基苯，（B）C60H42，（C）C222H150，用行星式球磨机中的铁（III）氯化物生产多环芳烃C60和C222

英国女王大学贝尔法斯特分校的机械化学研究人员Stuart James说，有时添加溶剂对反应没有影响，有时可以大大加快反应速度。“我们这里发现加入少量溶剂似乎抑制反应。这可能指向一个更一般的原则，因为我们可能习惯性地使用溶剂，但溶剂实际上会减慢反应速度。”

除了生产标准的纳米图形，如三角形C60，团队还设法合成了C222——最大的PAH，纳米图形具有一个良好的结构，这个结构起初在解决方案中非常难抹平。他们在短短几分钟内合成了分子，因为它们的方法不依赖于前体的大小，他们最初的合成花费了24小时。

Borchardt的团队正在致力于使用这种方法合成更大的纳米石墨烯。Friš?i?说Borchardt的发现可以振兴电子和太阳能材料的研究，越来越多的证据表明，长期阻碍化学合成的困难可以通过消除溶剂来解决。

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