IT之家 4 月 26 日消息，IT之家從中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所官方微信公眾號(hào)獲悉，該所科研團(tuán)隊(duì)最近在廢棄塑料高值化利用方面取得新突破，通過(guò)他們最新研發(fā)的光催化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢棄聚酯 (PET) 塑料和工業(yè)廢氣二氧化硫變廢為寶，轉(zhuǎn)化為可廣泛應(yīng)用的有機(jī)硫化合物。
這項(xiàng)光催化領(lǐng)域重要研究成果，為有機(jī)硫化合物的合成提供出新策略，也為廢舊塑料的高附加值轉(zhuǎn)化開(kāi)拓新途徑，豐富了聚酯升級(jí)回收產(chǎn)物譜系。其相關(guān)論文近日在國(guó)際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》發(fā)表。
IT之家附官方原文如下：
有機(jī)硫化合物是化學(xué)工業(yè)和生命科學(xué)中的重要構(gòu)建單元，其中羥甲基磺酸鹽（HMS）作為典型有機(jī)硫化合物，廣泛應(yīng)用于電鍍、醫(yī)藥合成、食品添加劑、農(nóng)資及橡膠材料等領(lǐng)域。當(dāng)前工業(yè)合成 HMS 主要依靠甲醛與亞硫酸鹽的親核加成，但是原料甲醛源自化石能源且毒性較強(qiáng)，同時(shí)甲醛易聚合生成多聚甲醛，造成管道堵塞、生產(chǎn)中斷。因此，發(fā)展綠色高效、可持續(xù)的新型 HMS 合成路線，具有重要研究意義與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
光催化技術(shù)具有綠色、溫和的反應(yīng)特性，可在常溫常壓下原位活化生成氧化還原活性物種，為精細(xì)化學(xué)品的綠色合成提供了新的路徑。在前期工作中，中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所光化學(xué)轉(zhuǎn)換與合成中心陳勇研究員團(tuán)隊(duì)以廢棄塑料和氨分別作為碳源和氮源，通過(guò)光催化 C─N 偶聯(lián)反應(yīng)制備了氨基酸（Angew. Chem. Int. Ed.2024,63, e202401255）和甲酰胺（Angew. Chem. Int. Ed.2025, 64, e202513991）。
近日，團(tuán)隊(duì)以廢棄 PET 與 SO2 廢氣為原料，在光照條件下成功將廢棄 PET 衍生的乙二醇高效轉(zhuǎn)化為 HMS 和氫氣。研究人員設(shè)計(jì)了 Cu1/TiO2 光催化劑，在 365 nm 光照條件下，HMS 生成速率約為 2.31 mmol gcat-1h-1，氫氣生成速率約為 4.36 mmol gcat-1 h-1。原位譜學(xué)表征結(jié)果證實(shí)單原子 Cu 位點(diǎn)選擇性捕獲光生電子，顯著提升光生電子-空穴對(duì)的分離與轉(zhuǎn)移效率，有效增強(qiáng)催化活性。電子順磁共振與密度泛函計(jì)算進(jìn)一步揭示了反應(yīng)路徑：光生空穴氧化乙二醇與亞硫酸根離子，生成的自由基物種間發(fā)生 C─S 偶聯(lián)反應(yīng)，最終生成 HMS。該工作不僅為有機(jī)硫化合物的合成提供了新的合成策略，同時(shí)也為廢舊塑料的高附加值轉(zhuǎn)化開(kāi)拓了新途徑，豐富了 PET 升級(jí)回收產(chǎn)物譜系。
相關(guān)研究成果以 Solar-Driven Photocatalytic C─S Coupling for Organosulfur Synthesis Via Upcycling SO2 and Plastic Waste 為題發(fā)表在 Angew. Chem. Int. Ed.期刊上，文章的第一作者為理化所博士研究生梁奕飛，通訊作者為劉福來(lái)副研究員和陳勇研究員。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院-香港大學(xué)新材料聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的資助。
資料：
https://doi.org/10.1002/anie.1777088
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