江西中医药大学联合多单位在常温常压水自由基阳离子制备技术上获突破

　　大江新闻讯 （通讯员 王琳）近日，江西中医药大学陈焕文教授团队联合东华理工大学、吉林大学等单位，在水自由基阳离子（H2O+·）研究领域取得突破性进展——在常温常压下实现该物质的低成本制备与高附加值应用。系列成果发表于Science Advances、 Nature Communications、Analytical Chemistry等国际顶级期刊。

　　水自由基阳离子是水的高活性形态，其制备与应用一直是国际科技竞争热点。此前， K.B. Eisenthal、Y. Gauduel及 P. Jungwirth等欧美的专家认为该物质制备必须依赖超高真空、超低温的复杂大科学装置，即便如此，也仅能低剂量获得寿命仅10-¹⁵秒的瞬态产物，直到2021年， Science发表的文章( Science, 2021, 374, 92)也仍然在支持这一观点。这一“定论”长期主导全球H2O+·的科研方向，各国竞相开展理论研究，导致实验进展停滞，成为制约技术落地的“百年瓶颈”。中国团队的突破，彻底颠覆了这一传统认知。

　　陈焕文教授团队基于对离子化物理过程、化学本质的深刻理解，在20多年研究积累的基础上，提出“能量决定离子形态与寿命”的新见解。据此，团队设计全新实验方案：以接近水分子电离能的低能量电离水分子，成功生成稳定、高丰度的H2O+·；进一步使其与中性水分子结合，形成寿命约600毫秒的二聚体水自由基阳离子(H2O)2+· ——寿命较传统方法提升10¹²倍以上，为后续应用奠定关键基础。

　　团队骨干成员张小平副教授通过高分辨质谱、同位素标记技术及多尺度理论计算，全面表征水自由基阳离子的形态、稳定性与反应活性，为(H2O)2+·的存在提供了确凿证据。实验数据清晰证实了水自由基阳离子的结构与性能，迅速获国际同行认可，国际权威期刊Nature Communications审稿人评价：中国团队不仅打破传统认知，更搭建了从基础研究到应用探索的桥梁。

　　陈焕文教授的技术为甲烷高效利用打开了新空间。团队研发便携式甲烷转化反应器：以水为主要试剂，通过特殊设计的电场激发水分子生成H2O+ ·，再与甲烷定向反应，最终在温和条件下将甲烷转化为甲醇并副产氢气。该技术突破传统催化瓶颈，为天然气高效清洁利用提供小型化、低成本方案，尤其适用于油气田伴生气、煤层气等分散式甲烷资源的现场转化。