钯/石墨烯量子点稳定Pickering乳液用于高效电氧化苄胺耦合反应

针对电化学有机合成中疏水性底物传质受限和界面反应效率低的问题，华南理工大学团队开发了钯/石墨烯量子点（Pd/GQDs）稳定的Pickering乳液体系。该研究通过调控乳化参数优化了苄胺（BA）电氧化为N-苄亚基苄胺（NBB）的过程，实现>80%选择性和6倍效率提升，为双相电合成提供了新型界面催化策略。

　　

在绿色化学的发展浪潮中，水相催化因其环境友好性备受青睐。然而，疏水性有机化合物与水性电解液的"不相溶困境"始终是电化学合成的阿喀琉斯之踵——有限的界面接触导致反应效率低下，副产物丛生。传统解决方案如添加表面活性剂虽能暂时缓解问题，却带来产物纯化的新难题。Pickering乳液的出现为这一困局提供了转机，其利用固体颗粒稳定油水界面的特性，既能扩大反应接触面，又可避免传统乳化剂的脱附问题。但如何设计兼具乳化与催化双功能的纳米材料，仍是当前研究的瓶颈。

华南理工大学的研究团队独辟蹊径，将目光投向具有两亲性的石墨烯量子点（Graphene Quantum Dots, GQDs）。这种零维碳材料不仅表面化学可调、导电性优异，其1-10 nm的尺寸效应更利于构建稳定的乳液界面。研究人员通过 hydrothermal（水热）法，以1,3,6-三硝基芘和月桂酸为前驱体，一步合成出 amphiphilic（两亲性）GQDs，再通过 pyrolysis（热解）沉积钯纳米颗粒，最终获得能同时稳定乳液和催化反应的Pd/GQDs复合材料。

关键技术包括：1）水热合成两亲性GQDs；2）热解法制备Pd/GQDs复合材料；3）系统优化Pickering乳液参数（有机相组成、乳化时间、催化剂浓度、油水比）；4）电化学氧化反应体系构建；5）产物选择性分析。

材料表征
透射电镜显示，月桂酸修饰的GQDs成功锚定超小Pd纳米颗粒（<5 nm），X射线光电子能谱证实Pd⁰/Pd²⁺共存结构。接触角测试揭示材料具有 balanced amphiphilicity（平衡两亲性），这是稳定Pickering乳液的关键。

乳液优化
研究发现当Pd/GQDs浓度≥1.0 mg mL^-1、油水体积比1:1时，甲苯-水乳液可保持24小时稳定。乳化时间需超过10分钟以确保界面充分覆盖，而甲苯因其适中的极性和疏水性成为最佳有机相。

电催化性能
在苄胺（BA）电氧化为N-苄亚基苄胺（NBB）的反应中，优化后的Pickering乳液体系展现出惊人优势：NBB选择性突破80%，反应效率较传统单相电解提升近6倍。机理研究表明，GQDs的导电网络加速电子转移，而乳液界面处Pd活性位点与BA分子的紧密接触显著提升反应动力学。更巧妙的是，疏水性产物NBB会自发迁移至油相，实现"反应-分离"耦合，避免过度氧化。

这项发表于《Journal of Colloid and Interface Science》的研究，首次将GQDs基Pickering乳液应用于电化学有机合成，其创新性体现在三方面：1）开发了无需复杂修饰的一步法两亲性催化剂制备工艺；2）揭示了乳液参数与电催化性能的构效关系；3）创建了"界面催化-产物自分离"协同新机制。该工作为突破有机电合成中的传质限制提供了普适性策略，未来可拓展至更多C-H键活化反应，对绿色化学工业的发展具有重要启示。

研究团队在结论部分特别强调，这种双功能材料设计理念可推广至其他金属（如Pt、Au）与碳量子点的复合体系。而乳化参数与反应动力学的定量关系，仍需通过原位表征技术进一步解析。这些发现为后续开发智能响应型Pickering催化系统指明了方向。