姚加

男， 浙江大学化学系， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1.学习经历：
(1) 1989-9至1993-7, 浙江大学, 化学, 学士
(2) 1993-9至1998-7, 浙江大学, 物理化学, 博士
2.工作简历
(1) 1998-9至2000-9, 浙江大学, 博士后
(2) 2000-10至2002-1, 浙江大学, 化学系, 副研究员
(3) 2002-2至2004-2, 新加坡南洋理工大学, SMA，Research Fellow
(4) 2004-3至2022-12, 浙江大学, 化学系, 副教授
(5) 2022-12至今, 浙江大学, 化学系, 教授

研究领域和兴趣

物理化学，离子液体

主要业绩

近年来的研究工作主要是从物理化学的角度探索溶液结构、性质和应用，以及参与组织国内电子顺磁共振领域学术会议。研究内容可以具体分为以下三个部分：
1.质子型离子液体中的质子转移
质子型离子液体是离子液体的重要分支，其性质和应用研究一直受到广泛关注。由于质子型离子液体是由Brønsted酸和碱通过质子转移反应合成得到，如果质子转移的不完全，该离子液体其实是由分子和离子共同组成的。体系内离子占总体的比例（即离子率）对性质有重要影响，因此关于离子率的研究不仅具有学术意义，还能够为离子液体的应用提供指导。但是目前针对质子型离子液体的离子率的研究仍不够深入，关于质子型离子液体的离子率的研究大多停留在定性层面，应用较多的方法有Walden法和水相ΔpKa估测法等。因此我们课题组首创了基于核磁氢谱的离子率定量测定利用谱学方法，在此基础上深入研究阴阳离子结构对离子率和离子液体物性的影响（J. Phys. Chem. B, 2018, 122, 309-315；AIChE J, 2020;66:e16982）,液液共存体系的离子率（Ind. Eng. Chem. Res., 2021, 60, 13719-13726）,以及溶剂对离子率的影响（J. Phys. Chem. B, 2022, 126, 2279-2284）。
2.螯合型离子液体的结构和相互作用
作为离子液体的一个子类，基于螯合物的离子液体由于引入了金属而具有功能化离子液体的特点，在催化反应和气体吸收等领域已有所应用。但是对于螯合型离子液体的结构和相互作用，人们知之甚少。我们课题组从这类离子液体的单晶结构（Phys. Chem. Chem. Phys., 2020, 22, 11417-11430）和汽化焓（Phys. Chem. Chem. Phys., 2022, 24, 4317-4323）入手，在这个领域展开了深入研究。高粘度是限制螯合型离子液体应用的主要因素之一，可以通过与溶剂混合来解决这个问题，在螯合型离子液体[C10mim][Cu（F6-acac）3]物性的研究工作中，我们发现这类离子液体与分子溶剂混合的过量体积比传统离子液体[C10mim][ F6-acac]更显著（Ind. Eng. Chem. Res., 2020, 59, 897-904），通过红外光谱的二维相关分析比较了螯合型离子液体与传统离子液体分别和甲醇混合的相互作用模式的差异，结合小角X射线散射结果，我们提出了这两个系统中混合过程的图像，在传统离子液体系统中，甲醇直接与阴离子相互作用，随后与阳离子相互作用，而在螯合型离子液体系统中，甲醇优先与螯合腔中的位点发生作用，因此该系统中的填充效应占主导地位，并且这个效应能够影响中心金属的配位场（ChemPhysChem, 2021, 22, 2050-2057，Front Cover）。
3.反应调控
化学反应的调控对于反应的设计具有重要意义，一般对于化学反应的调控主要从催化剂筛选和反应条件优化入手，我们则希望通过对化学反应中物理化学规律的掌握来调控反应，结合浙江新和成股份有限公司产品生产中的氧化反应，在溶剂簇调控和质子转移调控化学反应方面进行了探索。
苯酚氧化到醌和聚苯醚是工业过程中重要的反应，从相同的苯酚切换选择性具有经济利益和挑战性。我们在研究中发现由醇作为溶剂形成的聚集体（溶剂簇）对溶质的分布和迁移有显著的限域作用，而这种溶剂簇的限域作用能够在2,3,6-三甲基苯酚氧化到醌和聚苯醚切换选择性中发挥重要作用（ACS Catal., 2019, 9, 6588-6595）。基于溶剂簇的认识，我们对于离子液体中的溶剂簇效应也进行了研究，发现在酮的羟基化反应中，离子液体中簇的局部极性是影响反应速率的关键因素（Phys. Chem. Chem. Phys., 2021, 23, 5864-5869）。我们探索了用有机碱进行无金属催化氢醌的氧化，通过核磁氢谱和NOESY谱，我们还发现质子转移机制在反应中发挥了关键性作用，为氢醌的氧化提供了新的见解，并具有绿色工业化潜力（Green Chem., 2022, 24, 3218-3224）。

代表成果

1. Zhang Y, Zhang X, Tang SY, Wang YT, Li HR, Mochizuki K,* Yao J*, Relationship between Structure and Properties of Nonstoichiometric Protic Ionic Liquids: n-Butylammonium Butyrate System, J. Phys. Chem. Lett. 2022, 13, 10107-10113.

2. Luo JW, Yao J*, Li HR*, The base-catalyzed aerobic oxidation of hydroquinones to benzoquinones under metal-free conditions, Green Chem., 2022, 24, 3218-3224.

3. Zhang J, Yao J*, Li HR*, Solvent Effect on the Ionicity of Protic Ionic Liquid: 1-Methylimidazolium-Acetic Acid, J. Phys. Chem. B, 2022, 126, 2279-2284.

4. Song SJ, Zhang SN, Yao J*, Li HR*, The interactions of chelate-based ionic liquids: from the perspective of vaporization enthalpy, Phys. Chem. Chem. Phys., 2022, 24, 4317-4323.

5. Zhang J, Yao J*, Li HR*, Phase and Chemical Equilibria of Biphasic Protic Ionic Liquid: Triethylamine-Acetic Acid, Ind. Eng. Chem. Res., 2021, 60, 13719-13726.

6. Zhang SN, Wang YT, Yao J*, Li HR*, Special Mixing Behavior of Chelate-based Ionic Liquid with Methanol, ChemPhysChem, 2021, 22, 2050-2057（Front Cover）

7. Wang YT, Wen ZY, Zhang Y, Wang XY, Yao J*, Li HR*, Aerobic alpha-hydroxylation of 2-Me-1-tetralone in 1-alkyl-3-methylimidazolium ionic liquids, Phys. Chem. Chem. Phys., 2021, 23, 5864-5869.

8. Zhao CX, Lu GD, Yao J*, Li HR*, Structural and electronic properties of Cu-II, Co-II, and Ni-II-containing chelate-based ionic liquids, Phys. Chem. Chem. Phys., 2020, 22, 11417-11430.

9. Wang YT, Wang GQ, Yao J*, Li HR*, Restricting Effect of Solvent Aggregates on Distribution and Mobility of CuCl2 in Homogenous Catalysis, ACS Catal., 2019, 9, 6588-6595.

10. Chen KZ, Wang YT, Yao J*, Li HR, Equilibrium in protic ionic liquids: the degree of proton transfer and thermodynamic properties, J. Phys. Chem. B, 2018, 122, 309-315

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