近日，中国科学技术大学环境学院在电驱动废弃PET塑料增值转化领域取得新进展，相关研究成果以“Dynamic Material Reconstruction Dominates Stable and Efficient Upgrading of Polyester Plastics in Electrolyzer Stacks With High Voltage Fluctuations”为题发表在国际知名期刊《Advanced Materials》上。

利用聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）废弃塑料中的乙二醇（EG）单体进行电催化以生产高价值产品，为循环塑料经济提供了一种新途径。然而，反应效率在高电压或电压波动的情况下受到难以控制的副反应和竞争性水氧化反应（OER）的显著限制。本研究报道了一种高效的乙二醇氧化为甲酸盐的电驱动增值转化路径，所开发的S-Ni3Co/NF催化剂在1.4~2.3 V的超宽电位范围能持续保持超过95%的甲酸盐法拉第效率。研究表明，由硫氧化还原电化学控制的结构重构工程，可提供活性（氧）氢氧根位点，能促进关键的C-C键断裂。该系统在膜电极（MEA）电解槽中表现出超过 1100 小时的卓越耐久性，并对间歇性和高波动性电压具有良好的耐受性。对百克级PET废弃物水解液进行5×4 cm2 MEA电堆的规模部署，在4.0 A的工业级电流下可实现193.1 mmol h-1的甲酸产量，同时保持97%的高碳选择性，并能稳定运行500小时，并最终可获得对苯二甲酸和二甲酸钾高值产物，产率分别高达91.6%和87.8%。这一电化学过程展现出极高的盈利能力及负碳效益，凸显了其在推动塑料循环经济和实现碳中和方面的巨大潜力。

图 废弃PET塑料开环化学回收以及电驱动增值转化效率示意图

该项研究得到了国家自然科学基金、中国科学院人才计划、姑苏创新创业领军人才计划等项目的支持。同时也得到了中国科大国家同步辐射实验室、理化科学实验中心、超算中心等平台的支持。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.74298