西北大學及其合作團隊開發出一種全新低成本鎳基催化劑,或將使混合塑料的回收變得更簡單高效,有望徹底改變塑料廢棄物的再利用方式。這項最新成果已于《自然化學》期刊發表。
據介紹,該催化劑可高效而選擇性地分解聚烯烴類塑料(如聚乙烯和聚丙烯),而聚烯烴類材料占全球一次性塑料的大約三分之二。相比以往必須分揀和凈化不同類型塑料的新流程,新催化劑可直接作用于未分類的聚烯烴混合廢棄物,并將其轉化為可用于燃料、潤滑油和蠟燭等高價值產品的液體油和蠟。此外,該催化劑能多次重復利用,并可分解混有PVC等傳統難回收材料的混合塑料,為曾被認為“不可回收”的塑料開辟了新路徑。 項目負責人Tobin Marks教授指出,長期以來,塑料回收的一大難題在于不同塑料的分揀需要大量人工和高成本。“我們新開發的催化劑大幅降低了這一門檻,未來可提高回收效率,使回收經濟性大為提升。”另一位主要作者Yosi Kratish補充道,人們日常生活中所用的多數一次性塑料制品,如食品瓶、包裝膜、垃圾袋等,均由聚烯烴為主原料,若不能高效回收,這些塑料就會進入環境中,幾十年難以自然降解。 與傳統的催化劑和回收工藝相比,該團隊所用的鎳基單點分子催化劑無需貴金屬,不僅反應溫度比常規工藝低約100攝氏度,氫氣壓力也減半,催化劑消耗量是傳統方式的十分之一,而活性卻提升了十倍。更難能可貴的是,即使廢棄塑料中含有多達25%的PVC污染物,該催化劑依然表現出色,甚至反應效率更高,且可多次再生再用。 研究第一作者賴慶恒(Qingheng Lai)表示,新催化劑如同一個精準手術刀,能“挑選”性地剪斷聚烯烴分子中的碳-碳鍵,實現混合塑料的高效分解。同時,團隊還發現傳統回收流程最忌的PVC在這一新反應中反而加速催化過程,推翻了既有認知。 本項目由美國能源部和陶氏化學公司資助,相關論文題為《穩定的單點有機鎳催化劑優先對分枝聚烯烴C-C鍵進行氫解》已于2025年9月2日發表于《自然化學》(Nature Chemistry),DOI: |