聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）作為一種重要的熱塑性聚酯，全球年產(chǎn)量已突破7000萬噸，廣泛應(yīng)用于日常食品包裝和紡織品等領(lǐng)域。然而，在龐大的產(chǎn)量背后，約80%廢棄PET被隨意丟棄或填埋，不僅造成嚴重的環(huán)境污染，更導致大量碳資源的浪費。如何實現(xiàn)廢棄PET的循環(huán)利用，已成為全球可持續(xù)發(fā)展亟待突破的關(guān)鍵課題。

在現(xiàn)有回收技術(shù)中，光重整技術(shù)憑借綠色、溫和的特性備受關(guān)注。該技術(shù)利用清潔無污染的太陽能為驅(qū)動力，在常溫常壓下原位生成活性氧化還原物種，推動廢棄塑料的轉(zhuǎn)化與高值化升級。然而，目前光重整產(chǎn)物多局限于甲酸、乙醇酸等簡單的含氧化合物。

近期，中國科學院理化技術(shù)研究所光化學轉(zhuǎn)換與合成中心陳勇研究員團隊提出以廢棄PET和氨分別作為碳源和氮源，通過光催化C-N偶聯(lián)反應(yīng)制備甲酰胺。為此，研究人員設(shè)計了Pt₁Au/TiO₂光催化劑，其中單原子Pt位點能夠選擇性捕獲光生電子，Au納米顆粒捕獲光生空穴，顯著提升光生電子-空穴對的分離與轉(zhuǎn)移效率，從而增強光催化活性，甲酰胺生成速率達~7.1 mmol g_cat^-1 h^-1。原位紅外和電子順磁共振等實驗揭示了自由基介導的反應(yīng)路徑：光生空穴同時氧化乙二醇和氨，生成醛類中間體與氨基自由基（·NH₂），二者發(fā)生C-N偶聯(lián)，最終生成甲酰胺。該工作不僅為廢舊塑料的高值轉(zhuǎn)化開拓了新途徑，豐富了PET升級產(chǎn)物譜系，也為醫(yī)藥和農(nóng)藥等重要含氮化合物的生產(chǎn)提供了更加綠色、經(jīng)濟且具有應(yīng)用前景的合成策略。

相關(guān)研究成果以Photocatalytic Formamide Synthesis from Plastic Waste and Ammonia via C-N Bond Construction Under Mild Conditions為題發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed期刊上，文章的第一作者為理化所劉福來副研究員，通訊作者為劉福來副研究員和陳勇研究員。研究工作得到了國家自然科學基金委、中國科學院-香港大學新材料聯(lián)合實驗室基金等資助項目的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202513991

光重整廢棄PET塑料制備甲酰胺耦合制氫

圖1 聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）水解生成對苯二甲酸和乙二醇；光催化乙二醇氧化升級為含氧化合物（前期工作）以及甲酰胺（本研究工作）。

圖2 光催化劑的結(jié)構(gòu)表征。a）XRD圖譜；b）Raman光譜；c）TEM圖；d)高分辨TEM圖像；e）原子分辨率高角暗場STEM圖像，其中黃色圓圈為單分散的鉑原子；f）Pt L₃邊的XAFS譜；g）Pt L₃邊傅里葉變換的EXAFS譜；h）小波變換EXAFS譜。

圖3 光催化性能測試。a）不同催化劑下的甲酰胺生成速率；b）空白對照實驗；c）氨濃度依賴的甲酰胺生成速率；d）時間依賴的甲酰胺和氫氣生成量；e）Pt₁Au/TiO₂的光催化循環(huán)實驗。

圖4 光物理表征。a）UV-DRS光譜；b）TRPL光譜；c）光電流實驗。d-e）原位XPS光譜：d）Au 4f；e）Pt 4f譜帶；f-i）不同條件下在950 nm處監(jiān)測的TAS光譜的時間衰減曲線f）TiO₂、TiO₂+AgNO₃和Pt₁/TiO₂；g）TiO₂、TiO₂+EG和Au/TiO₂；f）Pt₁/TiO₂、Pt₁/TiO₂+EG和Pt₁Au/TiO₂；g）Au/TiO₂、Au/TiO₂+AgNO₃和Pt₁Au/TiO₂。

圖5 反應(yīng)機制研究。a）不同自由基清除劑對甲酰胺生成的影響；b-d）原位EPR光譜b）EG+H₂O；c）NH₃+H₂O；d）EG+NH₃+H₂O；e）原位紅外光譜；f)光催化生成甲酰胺和氫氣的反應(yīng)路徑。

圖6 真實廢棄PET的光催化升級。a）真實PET塑料光催化升級循環(huán)過程的示意圖；b）真實塑料的照片及其轉(zhuǎn)化為甲酰胺和氫氣的速率。