钴-镍金属基催化剂对PET塑料废弃物的升级回收

中国粉体网讯  PET塑料在包装领域有广泛应用，给人们的日常生活增添了便利，但与日俱增的塑料废弃物严重破坏了生态系统。消除塑料垃圾的一个有效方法是将其转化成有较高价值的产品，称为“升级回收”。

2021年8月17日，清华大学化学系副教授段昊泓和其团队在《自然—通讯》发表了一篇名为《Electrocatalytic upcycling of polyethylene terephthalate to commodity chemicals and H₂ fuel》的文章，阐述了一种以钴-镍金属基（CoNi_0.25P）为电催化剂，在KOH碱性电解质中电解回收聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料的方法。此方法不仅减少了塑料废弃物对环境的污染，还能变废为宝，产物为二甲酸钾（KDF）、对苯二甲酸（PTA）以及氢气燃料。

▲a PET回收的传统路线/b 催化电解PET转化为具有商业价值的化学物质和H₂燃料（路线I）/c不同电流密度下路线I的技术经济分析（TEA）。

PET的聚酯性质使其在温和条件下即容易在碱性物质或水解酶的催化下分解为单体，进一步转化为有价值的产品；而过渡金属基磷化物（特别是富含地球的Co和Ni）在各种反应中被证明是有效的电催化剂，包括HER、OER和有机转化。本文献中所阐述的方法即利用了上述两个特征，主要反应过程如下：

此方法中充分利用了CoNi_0.25P催化剂的高效性和选择性：PET在KOH碱性溶液被催化水解，产生两种单体PTA和EG，后者在电解槽中，在CoNi_0.25P催化剂作用下，选择性地（>90%）在阳极进行C–C裂解生成甲酸盐；与此同时，在同一催化剂作用下，H₂在阴极上生成。随后，将无水性甲酸加入PET电解质中，将pH值调整为3，甲酸作为PET电解液的酸化剂，使白色PTA从电解质中沉淀，然后过滤回收；余下的液体通过浓缩和结晶转化为固体KDF。最后，获得的PTA和KDF在60°C的真空烤箱中干燥。初步的技术经济分析（TEA）估计，每吨PET废弃物的升级回收净收入为350美元。

（中国粉体网编辑整理/长安）

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