在“国之重器”同步辐射光源大科学装置建设的支持下，我国的电子加速器制造和使用已经并正在进一步扩展，一批大功率、低能耗、智能化的国产加速器广泛应用于热缩材料、电线电缆、发泡材料的辐射交联；中药、医疗用品、食品、粮食等的辐照消毒、灭菌、杀虫、保鲜；海关检疫、表面固化、水处理、燃煤烟气脱硫脱等各个领域。据估计，中国将成为世界电子束辐射加工产业的第一大市场。
近日，中国科大核科学技术学院马骏教授课题组在《J. Am. Chem. Soc.》上发表了关于利用电子束辐照乙烯羧基化工艺的研究论文。该研究以二氧化碳和乙烯为原料，通过优化电子束的束流强度，实现了大宗高价值化学品丙酸和丁二酸精准合成。所创制电子束辐照氢/双羧基化方法具有绿色环保、原子经济性高的特点，产物选择性超过90%，转化速率高达0.34 mmol min−1，超越了传统有机合成方法学的极限。
与目前工业上合成丙酸和丁二酸的方法对比，由于电子束的能量超越了任何化学键的活化能，该合成方法可以在常温常压下进行，无需添加任何催化剂，因此在设备建设、原料成本、能量效率等方面均表现出明显技术优势，具有广阔的应用前景。
图1：电子加速器辐照装置示意图与乙烯辐射羧基化技术
该研究成果以“Tunable hydro/dicarboxylation of ethylene with CO2 via a barrierless radiolytic free-radicals pathway”为题发表在重要期刊《J. Am. Chem. Soc.》上。论文的第一作者为中国科大博士研究生章航和姜志文博士后研究员，通讯作者为马骏教授。该项研究得到了国家自然科学基金委等项目的支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c17761