2025年11月24日，高等研究院赵伟团队开发出一种创新的三腔室流动电化学反应器，在实现电催化反应的过程中同步实现产物与电解质的自发分离。同时解决了分离的电解质循环利用问题，这项技术为解决电化学合成中长期存在的产物纯化难题提供了全新解决方案。相关研究成果以“Electrocatalytic conversion of nitrophenol pollutants to value-added products coupled with in situ separation via cation shuttling”为题，发表于《Green Chemistry》（中国科学院一区TOP）。赵伟研究员为通讯作者，硕士研究生刘松林为第一作者，深圳大学高等研究院为独立完成单位。

传统的电催化还原技术虽然能在温和条件下实现有机物的还原反应，但反应过程中需要大量支持电解质来保证反应效率，导致反应后产物与电解质混合，需要复杂且昂贵的分离纯化步骤，不仅增加成本，还可能造成二次污染。团队设计的三腔室流动反应器通过巧妙的“阳离子穿梭”机制解决了这一难题。

图一：三腔室电解槽的反应示意图

随着反应进行，阴极室内产生的4-氨基酚与氢氧化钠形成混合溶液，该溶液随后被引入中间室继续循环。在电场驱动下，钠离子不断从中间室“穿梭”回阴极室，而中间室内的氢氧根离子则被持续中和。经过循环后，中间室内得到的是高度纯净的4-氨基酚溶液，电解质含量显著降低，分离效率高达99.8%。同时后续反应的电解质均由前一轮反应提供。大大降低了电解质的使用。

这一设计使得反应系统在工业级电流密度下稳定运行，4-氨基酚的产率达到0.64 mmol cm^-2 h^-1。研究人员直接使用该纯化后的4-氨基酚溶液成功合成了常用解热镇痛药扑热息痛，总收率达92%，验证了其直接用于医药合成的可行性。

该研究得到了广东省基础与应用基础研究基金等项目支持。

原文链接：https://doi.org/10.1039/D5GC04690D