了解温和条件下塑料循环与升级，看这篇综述就够了

▲第一作者：张胜波，李梅，左振阳  

通讯作者：牛志强    

通讯单位：清华大学         

论文DOI：10.1039/d3gc01872e          

塑料解聚通常需要苛刻的条件，如高温、高压和浓酸或浓碱，导致高能消耗和环境问题。最近，在温和条件下塑料循环与升级新技术开始出现。基于此，本文综述了近十年来通过生物酶、光、电和低温热催化将废塑料在温和条件下转化为高纯度单体或高附加值产品的重要研究进展。

图文解析

▲图1：废弃塑料循环与升级：（a）传统化学工艺和（b）在温和条件下新兴的先进技术，包括酶催化、光催化、电催化和低温热催化。

▲图2：酶催化塑料循环。

▲图3：电催化塑料升级

▲图4：光催化塑料升级

▲图5：低温热催化塑料升级

▲图6：低温热催化塑料循环

总结与展望

1）PET降解酶的热稳定性差和pH范围窄仍然是限制其实际应用的主要瓶颈。通过机器学习和蛋白质工程开发更有效生物酶催化剂值得关注。除了酶工程，模拟酶活性位点的合成催化剂开发也是一个有价值的策略。

2）对于电催化塑料升级，目前的策略依赖碱液预处理以获得相应的单体；然后将单体进行电催化转化为增值化学品。对于直接电催化塑料升级来说低的溶解度仍然是限制效率的关键因素。因此，选择合适的溶剂和引入氧化还原介质有望解决这一挑战，值得未来更多关注和学习。

3）与电催化类似，塑料的光重整也需要碱预处理将聚合物部分水解为单体。此外，光重整通常具有低的生产率和产物选择性。开发高效光催化剂对于解决这些问题至关重要。带隙、异质结、等离子体共振辅助（例如Au、Ag和Cu）等策略需要在设计催化剂时被重点考虑。

4）新催化体系开发以提高转化效率、产品选择性、产品价值和基质的多样性，从而增强温和条件下塑料废物转化的经济竞争力。反应器设计和工艺优化需要特别注意改进产品分离和纯化。此外，大多数技术仍处于实验室阶段，为提高工业应用处理能力，迫切需要扩大反应系统规模。

原文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/gc/d3gc01872e

作者介绍

第一作者：

张胜波 清华大学化工系博士后（现为天津大学英才副教授/特聘研究员），面向国家双碳目标，致力于废旧塑料催化循环与资源化。以第一/通讯作者在Nat. Sustain., J. Am. Chem. Soc., Chem. Sci., ACS Catal, Appl. Catal. B Environ.等期刊发表30余篇。

通讯作者：

牛志强 清华大学化工系副教授，主要从事纳米催化材料的结构调控和构效关系研究。以催化剂精细结构调控为基础，结合原位动态表征技术与理论计算，解析载能小分子和废弃物催化转化中的作用机制，面向清洁能源应用需求，开发高效、长寿命催化体系。相关成果发表在Nat. Mater., Nat. Sustain., Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等期刊。

转自：“研之成理”微信公众号

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