在“雙碳"目標下，綠色化學已成為化工領域轉型升級的核心方向。有機合成作為化學工業的基石，長期面臨著氧化劑/還原劑消耗量大、反應條件苛刻、產物分離復雜及環境污染等諸多痛點。流動電化學技術將連續流動反應與電化學氧化還原特性相結合，憑借其獨特的反應調控能力、高效的傳質傳熱效率及優異的綠色化屬性，正逐步打破傳統有機合成的瓶頸，為構建可持續的化學合成體系提供了全新解決方案。

一、流動電化學技術的核心優勢：突破傳統合成局限

      相較于傳統批次反應與常規電化學合成，流動電化學技術在反應效率、安全性、可控性等方面展現出顯著優勢，為有機合成的綠色化與高效化轉型奠定了基礎。

1. 綠色經濟：摒棄有害試劑，降低環境足跡

      電化學的核心優勢在于通過電子轉移實現反應的氧化還原轉化，無需額外添加化學氧化劑或還原劑，從源頭上減少了有害副產物的生成。流動體系的連續化特性則進一步提升了原料利用率，降低了溶劑消耗與廢棄物排放。例如，在氧化偶聯反應中，傳統方法需使用高價金屬鹽（如Cr(VI)、Mn(VII)）作為氧化劑，不僅成本高昂，還會產生大量重金屬廢渣；而流動電化學技術可直接通過陽極氧化實現底物的活化偶聯，產物純度更高，且僅產生氫氣等無害副產物，顯著降低了環境治理成本。

2. 高效可控：強化傳質傳熱，精準調控反應過程

      傳統批次反應中，電極表面易形成濃度梯度和氣泡堆積，導致傳質效率低下、反應均勻性差。流動電化學系統通過微通道反應器的設計，使反應液在電極表面高速流動，有效消除了擴散邊界層，大幅提升了傳質速率；同時，微通道的高比表面積特性強化了傳熱效率，可精準控制反應溫度，避免了批次反應中因局部過熱導致的副反應增加。此外，通過調節電流、電壓、流速等參數，可實現對反應進程的實時調控，精準控制產物的選擇性，尤其適用于復雜天然產物合成、藥物中間體制備等對反應選擇性要求高的場景。

3. 安全可靠：縮小反應規模，降低工藝風險

      有機合成中常涉及易燃、易爆、有毒的反應底物或溶劑，傳統批次反應因反應體積大，存在較高的安全風險。流動電化學技術采用連續化微通道反應模式，反應體系的持液量極小，即使發生泄漏或反應失控，影響范圍也可控制在極小范圍內，顯著提升了工藝安全性。同時，封閉的流動體系可有效隔絕空氣與水分，避免了敏感底物的氧化變質，保障了反應的穩定性與重復性。

二、流動電化學技術在有機合成中的關鍵應用

      憑借上述優勢，流動電化學技術已在氧化反應、還原反應、偶聯反應、環化反應等多種有機合成類型中實現了突破，尤其在藥物中間體、精細化學品、功能材料前體等合成領域展現出巨大應用潛力。

1. 氧化反應：高效構建含氧官能團

      氧化反應是有機合成中構建羥基、羰基、羧基等含氧官能團的核心手段。流動電化學氧化技術可精準控制氧化程度，避免過度氧化，顯著提升產物選擇性。例如，在醇類化合物的選擇性氧化中，傳統批次電化學方法易將醇氧化為羧酸，而通過流動體系調控電極電勢與流速，可高效將伯醇選擇性氧化為醛，產率可達90%以上，且反應條件溫和（常溫常壓），無需復雜的催化劑分離步驟。此外，流動電化學氧化還可實現烯烴的雙羥基化、芳烴的側鏈氧化等反應，為精細化學品的合成提供了高效路徑。

2. 還原反應：綠色制備含氮/含氫化合物

      在胺類、酰胺類等含氮化合物及氫化產物的制備中，流動電化學還原技術可替代傳統的催化氫化（需使用貴金屬催化劑與高壓氫氣），大幅降低工藝成本與安全風險。例如，在硝基化合物的還原反應中，流動電化學系統通過陰極還原可將硝基高效轉化為氨基，反應選擇性高，無需添加還原劑，且產物易分離；相較于傳統的鐵粉還原法，避免了大量鐵泥廢棄物的產生，綠色優勢顯著。此外，流動電化學還原還可實現羰基化合物的加氫還原、烯烴的氫化等反應，為藥物中間體的綠色合成提供了新選擇。

3. 偶聯反應：高效構建碳-碳/碳-雜鍵

      碳-碳、碳-雜鍵的構建是有機合成的核心骨架構建手段，傳統偶聯反應（如Suzuki、Heck反應）需使用過渡金屬催化劑，存在催化劑殘留與回收難題。流動電化學偶聯技術通過電極表面的電子轉移實現底物的活化，無需金屬催化劑即可完成偶聯反應，大幅提升了產物純度與工藝綠色性。例如，在芳基C-H鍵的直接芳基化反應中，流動電化學系統可通過陽極氧化實現芳基底物的自由基活化，隨后與另一分子芳基化合物發生偶聯，構建聯芳基結構，反應產率高且選擇性好；該方法無需預先對底物進行官能團活化，簡化了合成步驟，降低了原料成本。此外，流動電化學還可實現C-N、C-O等碳-雜鍵的高效構建，為功能材料與藥物分子的合成提供了簡潔路徑。

4. 環化反應：精準構建雜環骨架

      雜環化合物是藥物分子、天然產物的核心骨架結構，傳統環化反應常需使用強酸、強堿或昂貴的環化試劑，反應條件苛刻且選擇性差。流動電化學環化技術通過電氧化/還原實現底物的原位活化，引發分子內或分子間的環化反應，可精準構建五元環、六元環等雜環骨架。例如，在吲哚類化合物的合成中，流動電化學系統可通過陽極氧化實現鄰氨基苯甲醇的分子內脫水環化，反應條件溫和，產率高達95%以上；相較于傳統的酸催化環化法，避免了酸性試劑對設備的腐蝕與環境的污染，工藝更具可持續性。

三、挑戰與發展前景：推動技術規模化應用

      盡管流動電化學技術在有機合成領域已取得顯著進展，但要實現規模化工業應用，仍面臨諸多挑戰：一是電極材料的穩定性與催化活性有待提升，長期反應易出現電極鈍化問題，影響反應效率；二是微通道反應器的放大效應難以控制，從小試到中試、工業化生產的放大工藝仍需深入研究；三是反應體系的設計缺乏通用性，不同類型反應需針對性優化電極結構、流動參數等，增加了工藝開發成本。

      針對上述挑戰，未來的研究方向將聚焦于以下方面：一是開發高效、穩定的電極材料（如修飾型碳材料、金屬有機框架材料（MOFs）負載電極），提升電極的催化活性與使用壽命；二是借助數值模擬與人工智能技術，優化微通道反應器結構，解決放大效應問題，實現反應過程的精準設計與調控；三是構建通用型流動電化學反應平臺，結合連續分離、在線檢測等技術，實現合成-分離-檢測一體化，進一步提升工藝效率與自動化水平。

      隨著材料科學、反應器工程與電化學技術的深度融合，流動電化學技術有望在更多有機合成領域實現突破，逐步替代傳統高污染、高能耗的合成工藝，推動化學工業向綠色化、高效化、智能化方向轉型。未來，該技術不僅將為藥物研發、精細化工等領域提供更簡潔、環保的合成路徑，還將在生物質轉化、二氧化碳資源化利用等領域展現出廣闊應用前景，為實現“雙碳"目標與可持續發展戰略提供重要技術支撐。

產品展示

      SSC-PEFC20光電流動反應池實現雙室二、三、四電極的電化學實驗，可以實現雙光路照射，用于半導體材料的氣-固-液三相界面光電催化或電催化的性能評價，可應用在流動和循環光電催化N2、CO2還原反應。反應池的優勢在于采用高純CO2為原料氣可以直接參與反應，在催化劑表面形成氣-固-液三相界面的催化體系，并且配合整套體系可在流動相狀態下不斷為催化劑表面提供反應原料。

      SSC-PEFC20光電流動反應池解決了商業電催化CO2還原反應存在的漏液、漏氣問題，采用全新的純鈦材質池體，實現全新的外觀設計和更加方便的操作。既保證了實驗原理的簡單可行，又提高了CO2還原反應的催化活性，為實現CO2還原的工業化提供了可行方案。

產品優勢：

SSC-PEFC20光電流動反應池優勢：

● 半導體材料的電化學、光電催化反應活性評價；

● 用于CO2還原光電催化、光電解水、光電降解、燃料電池等領域；                

● 微量反應系統，極低的催化劑用量；

● 配置有耐150psi的石英光窗；

● 采用純鈦材質，耐壓抗腐蝕；

● 導電電極根據需要可表面鍍金、鈀或鉑，導電性能佳，耐化學腐蝕；

● 光電催化池可與光源、GC-HF901（EPC）、電化學工作站、采樣系統、循環系統配合，搭建光電催化CO2還原系統，實現在線實時測試分析。