電場作為可觸發或加速化學反應的“智能試劑”,正日益受到人們的關注與重視。理論與實驗研究均已證實了外部電場在誘導和調控化學反應方面的獨特作用,例如靜電催化。然而,靜電催化在某些場景的規模化應用受到有線電極的限制。壓電材料因具備將機械能轉化為電能的特性而聞名,該過程依靠超聲波等無線刺激源實現。目前,利用壓電材料產生電場來驅動靜電催化的策略尚未被探索。
有鑒于此,暨南大學唐僑副研究員與蘇黎世聯邦理工學院Carlos Franco高級研究員、Salvador Pané教授和巴塞羅那大學Josep Puigmartí-Luis教授等合作,開發了一種無需電極的壓電-靜電催化點擊反應策略,即利用超聲作用下的壓電BaTiO3(BTO)納米顆粒,來催化非水環境中的疊氮化物-炔烴Huisgen環加成反應。密度泛函理論計算和有關實驗共同證實了其催化效果來自于BTO響應超聲(壓電效應)而在表面產生的原位電場。該工作以封面文章形式發表在《Journal of the American Chemical Society》上。上述研究成果為靜電催化的可擴展性作出了積極貢獻,并強調了壓電材料在化學合成和催化領域中的應用潛力。

論文DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.4c15681
作者和標題信息:Qiao Tang, Roger Sanchis-Gual, Ni Qin, Hao Ye, Semih Sevim, Andrea Veciana, Carlos Corral-Casas, Kishan Thodkar, Jiang Wu, Bradley J Nelson, Ismael Díez-Pérez, Xiang-Zhong Chen, Chiara Gattinoni, Josep Puigmartí-Luis, Salvador Pané, Carlos Franco. Piezoelectrostatic Catalysis of the Azide–Alkyne Huisgen Cycloaddition. J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 10, 8289–8299