中国团队研发光催化技术，实现聚酯塑料和二氧化硫变废为宝

IT之家 4 月 26 日消息，IT之家从中国科学院理化技术研究所官方微信公众号获悉，该所科研团队最近在废弃塑料高值化利用方面取得新突破，通过他们最新研发的光催化技术，实现废弃聚酯 (PET) 塑料和工业废气二氧化硫变废为宝，转化为可广泛应用的有机硫化合物。这项光催化领域重要研究成果，为有机硫化合物的合成提供出新策略，也为废旧塑料的高附加值转化开拓新途径，丰富了聚酯升级回收产物谱系。其相关论文近日在国际专业学术期刊《德国应用化学》发表。IT之家附官方原文如下：有机硫化合物是化学工业和生命科学中的重要构建单元，其中羟甲基磺酸盐（HMS）作为典型有机硫化合物，广泛应用于电镀、医药合成、食品添加剂、农资及橡胶材料等领域。当前工业合成 HMS 主要依靠甲醛与亚硫酸盐的亲核加成，但是原料甲醛源自化石能源且毒性较强，同时甲醛易聚合生成多聚甲醛，造成管道堵塞、生产中断。因此，发展绿色高效、可持续的新型 HMS 合成路线，具有重要研究意义与实际应用价值。光催化技术具有绿色、温和的反应特性，可在常温常压下原位活化生成氧化还原活性物种，为精细化学品的绿色合成提供了新的路径。在前期工作中，中国科学院理化技术研究所光化学转换与合成中心陈勇研究员团队以废弃塑料和氨分别作为碳源和氮源，通过光催化 C─N 偶联反应制备了氨基酸（Angew. Chem. Int. Ed.2024,63, e202401255）和甲酰胺（Angew. Chem. Int. Ed.2025, 64, e202513991）。近日，团队以废弃 PET 与 SO2 废气为原料，在光照条件下成功将废弃 PET 衍生的乙二醇高效转化为 HMS 和氢气。研究人员设计了 Cu1/TiO2 光催化剂，在 365 nm 光照条件下，HMS 生成速率约为 2.31 mmol gcat-1h-1，氢气生成速率约为 4.36 mmol gcat-1 h-1。原位谱学表征结果证实单原子 Cu 位点选择性捕获光生电子，显著提升光生电子-空穴对的分离与转移效率，有效增强催化活性。电子顺磁共振与密度泛函计算进一步揭示了反应路径：光生空穴氧化乙二醇与亚硫酸根离子，生成的自由基物种间发生 C─S 偶联反应，最终生成 HMS。该工作不仅为有机硫化合物的合成提供了新的合成策略，同时也为废旧塑料的高附加值转化开拓了新途径，丰富了 PET 升级回收产物谱系。相关研究成果以 Solar-Driven Photocatalytic C─S Coupling for Organosulfur Synthesis Via Upcycling SO2 and Plastic Waste 为题发表在 Angew. Chem. Int. Ed.期刊上，文章的第一作者为理化所博士研究生梁奕飞，通讯作者为刘福来副研究员和陈勇研究员。研究工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院-香港大学新材料联合实验室的资助。光重整废弃 PET 塑料制备羟甲基磺酸盐资料：https://doi.org/10.1002/anie.1777088