用于更环保化学过程的轻球和铣球

光驱动的化学反应通常使用大量通常有毒的溶剂进行。通过将它们与球磨机中的机械能相结合，德国波鸿鲁尔大学无机化学主席LarsBorchardt教授的团队成功地在固态下进行了它们，而无需大量使用溶剂。

“这为已建立的合成方法提供了一种可持续的替代方法，”Borchardt说。研究人员于2023年2月24日在《德国应用化学》杂志上发表了他们的发现。

球磨机替代溶剂

光被认为是化学反应的理想驱动力：它价格便宜、来源丰富且不产生废物。这就是为什么光驱动(即光化学反应)对化合物的生产极具吸引力。然而，它们通常在大量溶剂中进行，这些溶剂通常有毒并会产生大量危险废物。无溶剂的固态光化学反应可能是一种替代方案。然而，到目前为止它们还不可行，因为它们只能混合不充分，因此不可能将它们放大到相关数量。

要发生光化学反应，光子必须首先到达起始材料。为了使反应快速和完全，必须将材料彻底混合。在传统反应中，这是由溶剂确保的：它溶解物质，使它们流动并增加传质和扩散。到目前为止，在固态中还没有等效的方法。

波鸿的研究人员使用球磨机作为反应器。在这里，起始材料与研磨球一起放置在容器中并在高频下摇动。这会产生高能冲击，为反应提供机械能并彻底混合物质。在一个特别适合磨机的光反应器中，研究人员设法在辐照下进行球磨过程。这促进了固态纳米石墨烯的光机械化学合成。

“这种新工艺使我们能够以更可持续的方式进行特定反应并合成化学物质，”LarsBorchardt说。

“我们将反应时间缩短了56%，同时与使用传统方法进行的等效合成相比，使用的溶剂减少了98%。最后但并非最不重要的一点是，新型光反应器的能耗比传统设备减少了近80%。”