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废旧塑料催化循环研究获进展

文章来源：中化新网更新时间：2023-05-19 13:58:26

中化新网讯废旧塑料的催化循环可以有效减少其环境危害，降低塑料全生命周期的碳排放，提高碳资源综合利用率。5月11日，清华大学官网报道了该校化工系副教授牛志强课题组在废弃塑料催化循环领域取得的进展，为解决全球塑料污染问题提供了新思路和新方法。

　　该课题组基于仿生催化的策略发现了一类双核锌催化剂，借助“双金属位点”活性中心，将分子间亲核反应转变为分子内亲核反应，不仅促进聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料在环境条件下的解聚，而且在温和条件下也可实现PET的高效化学循环。

　　塑料的大量使用造成了严峻的环境和能源问题，特别是年产量巨大的PET。目前，PET的化学循环需要在高温、高压或高浓度酸碱等苛刻条件下进行，开发节能环保的PET降解途径充满挑战。PET水解酶可在温和条件下实现PET的解聚，主要得益于酶催化的邻近定位效应。这一反应机制在金属水解酶上也得到充分体现，比如来自放射杆菌的有机磷降解酶(OpdA)，其活性中心由两种金属离子组成，采用相同的邻近定位效应加速有机磷水解。截至目前，没有记录表明OpdA或其他双核金属水解酶具有降解PET的活性，这可能是因为聚合物分子无法接触OpdA的活性中心。研究人员猜想，若将OpdA的非催化蛋白骨架去除，将双核位点充分暴露后，可能会催化PET降解。

　　基于上述猜想，该课题组发现了一种双核锌催化剂能在温和条件甚至环境条件下实现PET的降解。与PET水解酶相比，该催化剂具有稳定性好、成本低、塑料适用范围广的优点，打破了PET水解酶对高结晶度PET活性低的局限性。该催化剂可在真实海水环境中实现PET的持续降解，为环境修复提供了可能。

　　该双核催化剂的结构稳定性使其可在较宽的温度和pH范围内进行使用。与传统PET碱性水解技术相比，在碱浓度稀释到原来1/10的基础上，催化剂的比活性提高了一个数量级。此外，该催化剂对废弃塑料中各种添加剂和色素具有良好的耐受性，并对不同种类的聚酯塑料表现出普适性。

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