研究提出微波驅動催化廢塑料回收增值利用策略

　　回收廢棄塑料有助于環境修復和相關產業發展，但現有技術難以直接回收受污染的混雜廢塑料，需在回收前對其進行分揀、清洗等預處理。而預處理過程成本高、耗時長和耗能高，同時回收后的塑料通常導致質量降低。相對塑料回收而言，廢棄混雜塑料的升級再造策略則為其管理與增值利用帶來希望，可將廢棄混雜塑料直接轉化為烯烴單體和其他增值化學品等。但是，現有方法存在高能耗、貴金屬參與、高壓和低催化劑穩定性等問題，特別是目前無法實現高雜質含量的填埋混雜廢塑料的直接升級回收。因此，經濟、低耗、高效利用未經分離處理的混雜廢塑料成為解決白色污染的關鍵。

　　中國科學院理化技術研究所副研究員馬望京團隊聯合英國牛津大學研究員肖天存、清華大學教授唐軍旺等，從原子簇-氧化物的協同催化效應出發，采用簡單、經濟的原位構筑方法，設計合成了強微波吸收和高催化活性的鋅團簇/氧化鋅復合催化劑。

　　該研究在低功率微波場中實現了微波能向催化劑的選擇性定向傳輸，將填埋場混雜廢塑料和農膜解聚升級回收為烯烴單體和基礎潤滑油前驅體。同時，得益于Zn原子簇優異的化學鍵活化能力、原子簇金屬位點的電場增強以及鋅團簇/氧化鋅的協同催化效應，在280°C、常壓和低至傳統熱催化能耗1/8的溫和條件下，研究實現了混雜廢塑料的選擇性解聚，且催化性能優于多數貴金屬催化劑。特別是，鋅團簇/氧化鋅在溫和條件下對聚烯烴塑料C-H和C-C鍵的強斷裂能力，抑制了積碳生成，賦予了鋅團簇/氧化鋅催化劑良好的穩定性和250 gplastic g-1catalyst的塑料解聚周轉數。

　　該研究報道了微波協同鋅/氧化鋅強化催化填埋場受污染廢塑料“增值”利用策略，為經濟、低能耗的化學回收和升級利用混雜廢塑料以及傳統上難以回收的其他聚合物如農林生物廢棄物、廢舊纖維等研究提供了新思路。

　　近日，相關研究成果以Highly selective upcycling of plastic mixture waste by microwave-assisted catalysis over Zn/b-ZnO為題，發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會和中國科學院等的支持。