液液反应是一类重要的化学反应。增加传质通量和改善反应后的分离问题一直是科学家们致力于解决的两大难点。人们通常在反应体系中加入相转移催化剂配合机械搅拌来实现这一功能，但新组分的引入增加了分离难度并且可能对反应体系造成干扰。因此，在不添加额外组分的条件下，仅通过反应器结构实现传质强化和改善分离的目的仍然是一项挑战。近日，大连理工大学教授陶胜洋团队设计开发出新型液液反应器，突破了传统挑战。相关成果发表在《自然·通讯》。
团队受合胞体的多细胞核结构以及细胞膜的水-油-水界面启发，设计了一种细胞反应器。该细胞反应器可以视为由多个细胞单元简单堆积形成。这种堆积结构强化了功能，并提供了更高的机械强度。不同的细胞单元具有不同的桁架结构，因此带来不同固-液和液-液接触特征。从力分析和能量分析两方面研究了设计细胞反应器的基本原理，固液粘附力与液体重力的平衡决定了细胞能否持有液体。从表界面能量角度分析，得出了细胞反应器的持液条件，由此搭建了设计细胞反应器理论基础，并为后续研究人员设计细胞反应器提供了指导。随后，团队使用细胞反应器进行了一系列液液反应，绝大多数反应都取得了95%以上的产率。
在反应结束后，仅需要将细胞反应器从烧瓶中向上提拉取出，无需其他操作即可实现水油两相的分离。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-49953-z
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