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多氟烷基和全氟烷基物质（PFASs）存在于许多日常消费品中，通常是因为它们具有高热稳定性和化学稳定性，以及疏水和疏油特性。然而，赋予全氟磺酸特性的惰性碳-氟（C-F）键也提供了通过去氟化分解的抵抗力，导致其长期存在于环境和人体中，引发了重大的安全和健康问题。尽管最近在销毁功能化全氟辛烷的非焚烧方法方面取得了进展，但回收全氟碳化合物以及聚四氟乙烯等聚合全氟辛烷的工艺仅限于使用高温或强还原试剂的方法。
2024年11月20日，中国科学技术大学康彦彪、南京工业大学曲剑萍共同通讯在Nature在线发表题为“Photocatalytic low-temperature defluorination of PFASs”的研究论文。该研究报告了用一种高度扭曲的咔唑核超光还原剂KQGZ对全氟烷的除氟。在40~60℃的光催化条件下，一系列PFASs可被脱氟。
聚四氟乙烯的主要产品是无定形碳和氟盐。全氟化合物、全氟辛烷磺酸（PFOS）、多氟辛酸（PFOA）等低聚全氟磺酸及其衍生物的脱氟产品为碳酸盐、甲酸盐、草酸盐和三氟乙酸盐。这样就可以将全氟磺酸中的氟作为无机氟化盐进行再循环。机理研究揭示了聚四氟乙烯和低聚全氟乙烯在反应行为和产物组分上的差异。这项工作为“永久化学物质”全氟化合物的低温光还原除氟，特别是聚四氟乙烯，以及新的超光还原剂的发现打开了一扇窗。
多氟烷基和全氟烷基物质（PFAS）的构效关系和降解机制已经在紫外光照射下进行了广泛的研究。其他的PFAS降解途径也被证明是通过热液、机械化学、电化学和等离子体方法，以及多相或均相催化或碱辅助分解。聚四氟乙烯（PTFE）是最知名和应用最广泛的全氟化合物之一，它对分解具有极强的惰性，不能通过普通的塑料回收方法回收；它甚至可以忍受260°C多年。PTFE的热解通常在500°C以上进行。碳氟键的断裂在金属氟碳热分解剂的燃烧中也为人所知，这种热分解剂已在军事和民用烟火中得到应用。低温（<100℃）脱氟需要很强的还原剂，如碱金属萘、液氨中的碱金属或碱土金属、锂钠汞合金28、镁(I)络合物等。基于在特定光照具有超强还原性的原理，研究人员设计创制了超级有机光还原剂（取名为KQGZ），首次实现了低温下特氟龙及小分子PFAS的完全脱氟矿化，将其高效回收为无机氟盐和碳资源。还原剂是能够提供电子的化学物质；而超级还原剂则是能够把电子注入到还原电位低于负3伏特的化学键的电子供体。该研究不仅首次报道了高度扭曲咔唑核对于超级光还原剂电子得失的促进作用，从而实现永久化学品的完全脱氟；也表明了光还原剂的激发态氧化电位，与其还原能力并无直接关联，并非判断光催化剂还原能力的唯一标准；能否对特氟龙等PFAS进行完全还原脱氟可作为有机还原剂的还原能力标准。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08179-1
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