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塑料分子本身結構穩定,在自然環境中可能數十年甚至上百年難以被分解。因此,探索和剖析塑料高效降解新方法頗為重要。聚酯是一類重要的塑料,其中聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)較為常見。目前,聚酯的降解條件苛刻、效率不高,亟需發展一種條件溫和且高效實用的降解新方法。

近期,中國科學院寧波材料技術與工程研究所有機儲氫與催化團隊提出酯交換/氫化接力的新策略,并使用自主設計的基于喹哪啶骨架的新型三齒鉗形釕絡合物,發展出溫和的聚酯降解新方法,反應催化轉化數(TON)最高可達1520。

該方法具有優異的普適性,可降解各種PET制品(如飲料瓶、漱口水瓶、隔音板、廢布料等),亦可兼容其他類型的聚酯材料(如聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚己內酯(PCL)、聚乳酸(PLA)等)。科研人員剖析了反應機理,確定了反應的真實活性催化物種,并證明了該物種可在質子性溶劑中穩定存在。此外,一系列對照實驗表明,甲醇在提高該方法的降解效率中起到決定性作用:通過醇解將大分子PET降解為小分子寡聚物,從而提高PET在反應體系中的溶解度;可抑制產物醇與酯的反應,并通過對寡聚物的醇解釋放產物;可促進聚酯的氫化反應。

這一方法實現了從廢棄聚酯直接出發,通過兩步法高效合成重要的化工原料1,4-環己烷二甲醇(CHDM),具備廣闊的應用潛力。