💡这项突破是什么?
中国科学院理化技术研究所（以下简称“理化所”）光化学转换与合成中心陈勇研究员团队在微波催化含氯含氟混杂废塑料制氢和碳纳米管领域取得新进展。相关研究成果以《Microwave catalytic conversion of chlorine- and fluorine-containing waste plastics to hydrogen and carbon nanotubes》为题发表在《Nature Communications》上。
塑料污染已成为全球性环境问题，特别是含氯（如聚氯乙烯，PVC）和含氟（如聚四氟乙烯，PTFE）塑料，其处理过程易产生有毒有害物质，造成二次污染。因此，开发高效、环保的含氯含氟混杂废塑料转化技术具有重要意义。微波催化技术作为一种新兴的固体废弃物处理技术，具有加热速度快、选择性高等优点，在废塑料转化领域展现出巨大潜力。
理化所光化学转换与合成中心陈勇研究员团队长期致力于微波催化固体废弃物转化研究。近期，该团队开发了一种高效的FeNi/Ni/C催化剂，实现了含氯含氟混杂废塑料在微波场下的高效转化，同步制备高纯氢气和碳纳米管。该催化剂在连续循环实验中表现出优异的催化活性和稳定性，对多种常见塑料（LDPE、HDPE、PP、PS、PVC和PTFE）及其混合物均具有良好的适应性。通过同步辐射等表征手段，揭示了微波场下塑料分子C-Cl和C-F键的断裂机制以及碳纳米管的生长机理。技术经济性分析表明，该技术具有良好的应用前景。
该研究为含氯含氟混杂废塑料的资源化、无害化处理提供了新思路，有望推动微波催化技术在固体废弃物处理领域的应用。
理化所博士研究生张明为论文第一作者，陈勇研究员为通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项（B类）等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-52366-9
图1 FeNi/Ni/C催化剂上塑料的连续微波催化分解循环
图2 碳产物与催化剂的表征
图3 同步辐射表征
图4 不同比例的LDPE、HDPE、PP、PS、PVC和PTFE塑料混合物在FeNi/Ni/C催化剂上微波催化分解的连续循环
图5 反应机理研究
图6 技术经济性分析
