苏大在低温下实现聚烯烃的高效氢解，将塑料转为高附加值天然气

在塑料废物回收领域，过去的方法主要依赖于高温热解，这会消耗大量的能源。

而在近期一项工作中，苏州大学教授陈金星和团队利用化学氢解的方法，将塑料转化为高附加值天然气和液体燃料。

图 | 陈金星（来源：陈金星）

研究中，课题组针对聚烯烃这一全球范围内产量最大的塑料废物回收领域的现状进行了调研，确定了化学氢解的潜力和这一过程中的挑战。

最初，陈金星和学生胡平设计这个课题时，本着对关键催化金属进行价态调控的方式设计课题。

然后，他们通过实验和理论计算，筛选了一系列潜在的催化剂，并进行了表面改性实验。

在此过程中，他们本身本着对使用金属间的相互作用的方式进行改性，且发现催化性能非常的好。

然而，后来发现数据的规律和预期的不太一样，这时他们意识到这其中有更大的科学问题存在，而这往往也是科研发现新理论的重要节点。

面对这个非常规的、此前没有学者踏足的领域，该团队的两位高年级同学，也在这时加入课题之中。

通过大量的实验他们发现，原来仅仅靠改性时的溶剂作为配体就使得催化剂活性骤升。

而在此后，他们经历了长达半年以上的表征手段，对这种现象和初步理论进行验证和构建。

同时，他们继续探索，不断优化配体的选择和催化剂的制备方法，最终成功地开发出这一种高效的催化剂，并构建了这一新的理论。

其中，关键的问题是高效催化剂的设计以提高转化效率。学界通过过去的研究认识到：零价钌在聚烯烃氢解中具有高催化活性。但是，对于零价钌是否是最佳的选择仍然存在争议。

在本次研究中，该团队通过对商业化的 Ru/C 催化剂进行表面配体工程，构建了稳定的 Ru0-Ruδ+复合催化位点，即使在反应条件下也能保持稳定。

通过简单的催化剂改性，能在较低温度下实现聚烯烃高效氢解。因此，本工作既填补了领域内的技术空白，又为塑料废物回收提供了一种更加可行和可持续的解决方案。

最终，相关论文以《界面稳定的钌物种高效率氢解聚烯烃废塑料》（Stable Interfacial Ruthenium Species for Highly Efficient Polyolefin Upcycling）为题发在 Journal of the American Chemical Society[1]。

胡平是第一作者，陈金星和苏州大学迟力峰院士担任共同通讯作者 [1]。

图 | 相关论文（来源：Journal of the American Chemical Society）

本次提出的催化剂设计新理论，也得到了几位审稿人的高度评价。

他们一致认为该工作在塑料回收领域具有重要意义，通过简单的表面改性实现了催化剂活性的显著提升。

为塑料废物回收提供了一种高效、可持续的解决方案，将对未来的塑料回收技术发展产生深远影响。

在碳中和的大背景下，本项研究的成果具有重要的应用前景，可以为碳中和、以及可持续发展目标的实现，提供新的途径和解决方案。

首先，改性催化剂在塑料废物回收中的应用将有助于减少塑料垃圾对环境的污染，并将废弃塑料转化为有价值的液体燃料和天然气，从而减少对传统石油资源的依赖。

其次，对于这种新型金属物种在催化剂中的构建本身来说，塑料降解仅仅是其中的应用场景之一。

而在后续，首先，他们计划进一步优化改性催化剂的设计和制备方法，以提高其在塑料废物回收和能源转化中的催化效率和稳定性。

通过引入新的配体或调节配体结构，他们将探索更多的催化剂改性策略，以满足不同类型塑料废物的处理需求。

其次，他们将继续深入研究改性催化剂的作用机制和反应动力学，探究其在聚烯烃氢解反应中的作用规律和影响因素。

预计这将为进一步优化催化剂设计和工艺条件提供科学依据和技术支持。

另外，他们还将开展与工业界的合作，将本研究的成果转化为实际应用，推动改性催化剂的工业化生产和应用推广。

通过持续不断的研究和实践，他们希望能够为塑料废物回收、能源转化和碳中和目标的实现做出更大的贡献，推动社会可持续发展。

参考资料：

1.Hu, P., Zhang, C., Chu, M., Wang, X., Wang, L., Li, Y., ... & Chi, L. (2024). Stable Interfacial Ruthenium Species for Highly Efficient Polyolefin Upcycling.Journal of the American Chemical Society.

排版：罗以