在塑料廢物回收領(lǐng)域，過去的方法主要依賴于高溫熱解，這會消耗大量的能源。

而在近期一項工作中，蘇州大學教授 陳金星 和團隊利用化學氫解的方法，將塑料轉(zhuǎn)化為高附加值天然氣和液體燃料。

圖 | 陳金星（來源： 陳金星 ）

研究中，課題組針對聚烯烴這一全球范圍內(nèi)產(chǎn)量最大的塑料廢物回收領(lǐng)域的現(xiàn)狀進行了調(diào)研，確定了化學氫解的潛力和這一過程中的挑戰(zhàn)。

最初， 陳金星 和學生胡平設(shè)計這個課題時，本著對關(guān)鍵催化金屬進行價態(tài)調(diào)控的方式設(shè)計課題。

然后，他們通過實驗和理論計算，篩選了一系列潛在的催化劑，并進行了表面改性實驗。

在此過程中，他們本身本著對使用金屬間的相互作用的方式進行改性，且發(fā)現(xiàn)催化性能非常的好。

然而，后來發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的規(guī)律和預期的不太一樣，這時他們意識到這其中有更大的科學問題存在，而這往往也是科研發(fā)現(xiàn)新理論的重要節(jié)點。

面對這個非常規(guī)的、此前沒有學者踏足的領(lǐng)域，該團隊的兩位高年級同學，也在這時加入課題之中。

通過大量的實驗他們發(fā)現(xiàn)，原來僅僅靠改性時的溶劑作為配體就使得催化劑活性驟升。

而在此后，他們經(jīng)歷了長達半年以上的表征手段，對這種現(xiàn)象和初步理論進行驗證和構(gòu)建。

同時，他們繼續(xù)探索，不斷優(yōu)化配體的選擇和催化劑的制備方法，最終成功地開發(fā)出這一種高效的催化劑，并構(gòu)建了這一新的理論。

其中，關(guān)鍵的問題是高效催化劑的設(shè)計以提高轉(zhuǎn)化效率。學界通過過去的研究認識到：零價釕在聚烯烴氫解中具有高催化活性。但是，對于零價釕是否是最佳的選擇仍然存在爭議。

在本次研究中，該團隊通過對商業(yè)化的 Ru/C 催化劑進行表面配體工程，構(gòu)建了穩(wěn)定的 Ru0-Ruδ+復合催化位點，即使在反應條件下也能保持穩(wěn)定。

通過簡單的催化劑改性，能在較低溫度下實現(xiàn)聚烯烴高效氫解。因此，本工作既填補了領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)空白，又為塑料廢物回收提供了一種更加可行和可持續(xù)的解決方案。

最終，相關(guān)論文以《界面穩(wěn)定的釕物種高效率氫解聚烯烴廢塑料》（ Stable Interfacial Ruthenium Species for Highly Efficient Polyolefin Upcycling ）為題發(fā)在  Journal of the American Chemical Society [1]。

胡平是第一作者， 陳金星 和蘇州大學 遲力峰 院士擔任共同通訊作者 [1]。

圖 | 相關(guān)論文（來源： Journal of the American Chemical Society ）

本次提出的催化劑設(shè)計新理論，也得到了幾位審稿人的高度評價。

他們一致認為該工作在塑料回收領(lǐng)域具有重要意義，通過簡單的表面改性實現(xiàn)了催化劑活性的顯著提升。

為塑料廢物回收提供了一種高效、可持續(xù)的解決方案，將對未來的塑料回收技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。

在碳中和的大背景下，本項研究的成果具有重要的應用前景，可以為碳中和、以及可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)，提供新的途徑和解決方案。

首先，改性催化劑在塑料廢物回收中的應用將有助于減少塑料垃圾對環(huán)境的污染，并將廢棄塑料轉(zhuǎn)化為有價值的液體燃料和天然氣，從而減少對傳統(tǒng)石油資源的依賴。

其次，對于這種新型金屬物種在催化劑中的構(gòu)建本身來說，塑料降解僅僅是其中的應用場景之一。

而在后續(xù)，首先，他們計劃進一步優(yōu)化改性催化劑的設(shè)計和制備方法，以提高其在塑料廢物回收和能源轉(zhuǎn)化中的催化效率和穩(wěn)定性。

通過引入新的配體或調(diào)節(jié)配體結(jié)構(gòu)，他們將探索更多的催化劑改性策略，以滿足不同類型塑料廢物的處理需求。

其次，他們將繼續(xù)深入研究改性催化劑的作用機制和反應動力學，探究其在聚烯烴氫解反應中的作用規(guī)律和影響因素。

預計這將為進一步優(yōu)化催化劑設(shè)計和工藝條件提供科學依據(jù)和技術(shù)支持。

另外，他們還將開展與工業(yè)界的合作，將本研究的成果轉(zhuǎn)化為實際應用，推動改性催化劑的工業(yè)化生產(chǎn)和應用推廣。

通過持續(xù)不斷的研究和實踐，他們希望能夠為塑料廢物回收、能源轉(zhuǎn)化和碳中和目標的實現(xiàn)做出更大的貢獻，推動社會可持續(xù)發(fā)展。

排版：羅以

01/  讓AI向生物級智能邁出重要一步：北航團隊開發(fā)新型人工神經(jīng)元器件，能對外界信號做出超快超精響應

05/  科學家研發(fā)紫外雙光梳光譜新方法，信噪比達到量子噪聲極限，開啟精密光譜和生醫(yī)傳感新應用