华东理工大学王艳芹教授课题组Angew：循环经济：废旧塑料催化转化领域最新进展
碳资源一直是人类活动最主要的能量来源。碳中和作为一种新型环保形式，能够推动绿色的生活生产，实现全社会绿色发展。立足碳中和发展，对废弃碳资源（废旧塑料、废弃生物质、CO2等）开发利用对解决环境问题和能源问题至关重要。最近，华东理工大学化学与分子工程学院王艳芹教授课题组在循环经济：废旧塑料催化转化领域取得突破性进展，该工作近期以“Towards the circular economy: converting aromatic plastic waste back to arenes over Ru/Nb2O5 catalyst”为题，发表于国际顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed.（doi.org/10.1002/anie.202011063）。
在塑料制品中，芳香塑料如PET、PS、PC、PPO等均是由芳香单体通过C-O和/或C-C链接而成的，而芳香单体是石油基的芳烃通过官能团化得到。因此，催化转化塑料制备芳烃具有重要的现实意义，是实现塑料循环经济发展的关键一环。王艳芹教授团队从化学键活化断裂的角度，采用多功能Ru/Nb2O5催化剂，首次实现了废旧芳香塑料内C-O或/和C-C连接键的选择性断裂制备芳烃。Ru/Nb2O5催化剂不仅能转化单一芳香塑料高选择性地制备芳烃化学品，也能实现混合芳香塑料直接转化制备芳烃，芳烃收率高达75～85%。相比于其它Ru催化剂, Ru/Nb2O5中Ru的配位数仅为5～6，以配位不饱和的边缘位点为主，颗粒非常小，极小的Ru颗粒抑制了苯环和氢气的共吸附，得到了可观的芳烃选择性。同时，Nb2O5上强的亲氧位点NbOx物种具有优异的活化C-O键的能力和吸附苯环的能力，其Brønsted酸位则能对吸附的苯环进行质子化协助对Csp2-Csp3键的活化，在小颗粒Ru解离的氢物种的协同作用下，实现了对芳香塑料内C-O和C-C键的精准活化断裂。该工作为塑料循环经济发展提供了技术参考。
近年来，王艳芹教授课题组在废弃碳资源（生物质、塑料等）催化转化领域取得了一系列重要成果（Chem. 2019, 5, 2520-2546; Chem. 2019, 5, 1521-1536; Nat. Commun. 2017, 8.16104; Nat. Commun. 2016, 7.11162; Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 9755–9760; ACS Catal. 2019, 9, 9671-9682; ACS Catal. 2018, 8, 3280-3285; ACS Catal. 2017, 7, 333-337.）
论文第一作者为华东理工大学博士生景亚轩，通讯作者为华东理工大学王艳芹教授和新加坡国立大学颜宁教授，华东理工大学为第一单位。在DFT计算方面得到了华东理工大学王海丰教授的支持，在X-射线吸收光谱表征方面得到了日本北海道大学Shinya Furukawa教授的支持。该研究得到国家自然科学基金（重点、面上和青年）、上海市重大科技专项、中国高校学科人才引进计划、中央高校基本业务费、新加坡国立大学、国家留学基金委的支持。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/anie.202011063
来源：华东理工大学
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