新式光催化反响器完结高效数据驱动化学组成!

  光催化反响是一种使用光照激起反响物分子或催化剂的化学反响，因其在环境管理、动力转化等范畴的广泛使用而遭到广泛重视。与传统的批量光催化反响器比较，活动光催化微反响器具有更高的反响速度和功率，能够在较短时间内完结化学反响。这得益于微流体技能所带来的优秀质量和热传递特性。但是，虽然现有活动光催化体系的反响速度有了显着改进，但其通量仍然低于当时化学组成研讨中对数据量的需求，这限制了根据大数据的人工智能（AI）技能在化学组成中的使用。缺少很多牢靠的高质量数据成为了首要应战之一。近来，来自浙江大学化学系陆展、方群教授（杰青）、潘建章课题组以及Guang-Yong Chen携手在光催化反响的主动化高通量体系方面取得了新进展。该团队规划并开发了一种新式的机器人体系，结合了液核波导、微流体液体处理和人工智能技能，完结了超高通量的化学组成与在线表征。该体系能主动履行反响物混合物的制备和引进，并在几秒钟内完结超快速的光催化反响，一起进行在线光谱检测以获取反响产品的信息。这项立异的作业使得体系的通量到达每天高达10,000种反响条件的水平。

  使用该高通量体系，研讨团队在光催化 [2+2] 环加成反响的条件挑选中，成功挑选了12,000种不同的反响条件，显着提高了反响的功率和数据的牢靠性。根据这些丰厚的数据，研讨人员还进行了AI辅佐的跨底物/光催化剂猜测。这项研讨不只为化学组成供给了新的技能途径，也为AI在化学范畴的使用奠定了根底，具有极端严重的理论含义和使用价值。

  【表征解读】本文经过在线紫外-可见吸收光谱法的原理，结合流体动力学的根底，初次研制了在线UV-Vis吸收光谱检测模块。该模块使用一根6 cm长的熔融石英毛细管作为检测活动池，具有用的检测光程为240 μm，成功地完结了对光催化[2+2]环加成反响的在线实时监测，然后表征发现了反响进程中底物和产品之间的显着吸收改变。这一效果终究提醒了反响动力学的改变规则和反响机制。针对光催化反响进程中光催化剂与底物之间的相互作用，本文经过比照传统10 mm比色皿和250 μm毛细管中的吸收光谱，验证了所研制模块的可行性，得到了260 nm以上波利益杰出的一致性。这表明，该毛细管能够有用用于在线UV-Vis吸收光谱检测，尤其是在大多数有机组成混合物在260 nm以上的显着吸收特性下，增强了反响监测的灵敏度和准确性。经过对不同反响条件下底物S-1和产品P-1的吸收光谱做丈量，发现跟着底物的耗费，293.3 nm处的吸收值逐步下降，提醒了反响的转化进程和产品生成的动态信息。

  在此根底上，本文还经过人工智能技能对非稳态吸收数据来进行了处理与猜测。使用12,000个样本的数据集，选用主成分剖析（PCA）和多种回归模型（如XGB回归、支撑向量回归等），完结了对稳态吸收数据的猜测。这一办法不只提高了数据处理的功率，也为了解反响机制供给了新的视角。此外，经过Mordred分子描述符的核算，完结了不同底物和光催化剂之间的穿插猜测，进一步拓宽了仪器的使用规模。

  综上所述，本文的仪器研制与数据剖析手法相结合，为光催化反响的实时监测与剖析供给了强有力的东西，提醒了反响的杂乱机制，为未来相关范畴的研讨奠定了根底。这种新的在线监测办法不只仅具有广泛的使用潜力，也为化学反响动力学的研讨拓荒了新的途径。