《Sci. China Chem.》 废弃塑料的直接和间接光转化为高附加值燃料的研究进展和挑战
Qinyuan Hu,+ Jiawei Xie,+ Dongpo He,+ Zhixing Zhang, Jinyu Ding, Mengqian Li, Wenya Fan, Piming Ma* & Xingchen Jiao*
塑料凭借其优异的化学稳定性、耐酸碱性及导电性，在我们的日常生活与工业生产中得到了广泛应用。它为我们带来诸多便利的同时，也给人类生活造成了不少麻烦。联合国环境规划署2018年的报告显示，全球每年塑料产量达4.3亿吨，其中超三分之二的塑料制品属于一次性用品。按照当前趋势，预计到2040年，塑料污染将占全球温室气体排放量的19%；到2060年，塑料产量可能增至目前的三倍。这些塑料污染物会对生态环境和人类健康产生严重影响。例如，塑料合成过程中使用的抗氧化剂、增塑剂等化学物质，有可能通过生物链进入人体组织，极大地增加人类患癌风险。此外，塑料垃圾还会污染陆地和海洋生物的栖息地，破坏生态环境，严重影响生态平衡。塑料主要是由单体聚合而成的长链聚合物化合物。生活中，我们常见的塑料有聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乳酸（PLA）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PUR）等。随着塑料垃圾不断累积，人们逐渐意识到，为避免影响人类生活，塑料回收利用刻不容缓。
在研究初期，人们主要采用焚烧、填埋等传统方式处理塑料，但这些方法会造成严重的环境污染，且塑料处理并不彻底。研究发现，塑料其实是一种宝贵且可回收的碳资源，处理不当无疑是一种资源浪费。因此，研究人员积极探索在温和条件下回收塑料的方法。为防止塑料回收过程中产生二次污染，光催化作为一种清洁、绿色的能源技术，被研究人员寄予厚望。
本文详细阐述了多种通过光催化将塑料转化为有价值化学品的策略。当前，废弃塑料的光转化过程依据底物类型不同，可分为直接光转化和间接光转化两类。本文首先总结了PET、PLA和PE经碱液预处理、水热预处理为有机小分子后再进行光转化的高效方法。其次，概述了通过两步法、胺化策略和单活性氧辅助策略将PE、PLA和聚氯乙烯直接光转化为化学品的有效策略。最后，本文针对目前塑料光转化过程中面临的一些挑战进行了展望，并提出了未来潜在的解决方案。
示意图1 各种废弃塑料间接和直接光催化转化为燃料的方案。
