建立了一种温和的光降解方案,通过协同的光催化机制,常温常压下实现了九种塑料的降解,其中包括五种塑料的混合降解,这为塑料垃圾处理提供了可持续性解决方案的科学模型。具体实现聚苯乙烯(PS),聚苯乙烯泡沫(EPS),高抗冲聚苯乙烯(HIPS),苯乙烯嵌段共聚物苯乙烯-丙烯腈(SAN)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)的成功解聚,得到苯甲酸;聚醚砜(PES)以25%的分离产率得到单体双酚S;聚碳酸酯(PC)经标准条件降解为双酚A单体(25%),双酚A二聚体(59%)以及部分寡聚物;以88%和77%的分离收率分别实现了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)的降解,重结晶直接得到对苯二甲酸。公斤级真实PET瓶(未清洗、含水、色素、粘合剂、添加剂)能够在2天内以88%的产率完全降解为对二苯甲酸。
目前国内外在塑料化学降解领域的探索主要集中在热解(非催化热裂解)、蒸汽降解和催化裂解。催化裂解通常需要较高的温度和压力来促进塑料降解所需的活化能,而热解和蒸汽降解则在反应条件方面要求更高,此时化学回收的瓶颈问题就在能耗成本上。可见光作为不竭能源,便成了最理想的选择,利用光催化解决塑料问题将是科学的重要发展方向。
(1)可见光照条件下,以低能耗形式通过单一金属催化机制以及多金属协同催化机制实现不同塑料的高效降解。
(2)从分子层面分析塑料逐级降解过程,运用多种分析表征手段剖析塑料逐级降解的本质,并总结金属催化机制和各塑料结构之间的内在规律。
(3)以简单温和的条件(兼容常温常压空气水、催化可持续循环)实现多种真实塑料的精准降解,以及多种塑料的归整降解。
该项目负责人姜雪峰,华东师范大学二级教授,博导。国家杰出青年基金,国家优秀青年基金,国家万人计划,教育部青年长江学者。曾获2023年全国创新争先奖,上海市十大青年科技杰出贡献奖,2020年中美化学与化学生物学教授协会杰出教授奖,2019年中国均相催化青年奖,2019年亚洲联合化学会Rising Stars Lectureship Award,2018年IUPAC元素周期表青年科学家硫元素代言人。中国化学会有机化学学科委员会委员,中国化学会催化委员会均相催化专业委员会委员,中国化学会高级会员,英国皇家化学会士。已发表相关国际论文190篇,授权专利50余项;团队拥有40多位硕士和博士成员,具备丰富的专业知识体系和全面的技术支持。该团队经验丰富,分工明确。
姜雪峰,二级教授,指导方向、统筹规划,项目负责人
孟娇龙,博士,规划塑料降解,核心骨干成员
吉 磊,硕士,科学模型探索,核心骨干成员
贾一鑫,硕士,设备开发应用,核心骨干成员
孙梦静,硕士,科学模型探索,核心骨干成员
李成亮,硕士,工艺放大,核心骨干成员
评价单位:“科创中国”天府大道科创走廊产业科技服务团 (中国技术经济学会)
评价时间:2023-11-15
综合评价
该科技成果在多个方面表现出色。首先,该成果的创新性技术得以充分肯定,采用可见光催化技术,降解塑料废弃物,为传统塑料处理提供了引领性的解决方案。技术成熟度高,市场前景广阔,特别是在废弃塑料处理领域具有重要推动作用。
然而,专家组也指出了一些需要关注的问题。首先,在回收塑料垃圾的稳定性方面,需要进一步加强与企业或政府合作,以确保大规模生产的稳定性和可靠性。其次,需要特别注意环保、健康与安全风险,明确原料、产品以及降解产物的有害性,避免造成二次污染,以确保产品的安全性和可持续性。
综合来看,该项目的技术方向非常明确,具有巨大的市场前景,尤其符合当前政策要求,市场空间大。项目转化成熟度高,值得得到支持和推广。为了进一步提高项目的竞争力,建议加强产品开发,拓展产业链,以便更好地满足市场需求,促进产业的可持续发展。
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