据报道，最近开发的一种分解塑料的催化剂，将有力推动塑料的升级回收技术。

近期，美国能源部下属的埃姆斯国家实验室（Ames Laboratory）开发并验证了一种降解方式，可以在不牺牲裂解后产品结构的情况下，加快塑料转化速度。

据悉，埃姆斯国家实验室科学家领导的一个团队在2020年发现了第一个过程性无机催化剂，将聚烯烃塑料分解成可用于制造更有价值产品的分子。它由负载在固体二氧化硅核心上的铂颗粒组成，并被具有均匀孔隙的二氧化硅壳所包围，以提供进入催化位点的通道。

催化剂所需的铂金总量相当小，这一点很重要，因为铂的成本很高且供应有限。在降解实验中，长的聚合物链穿入孔隙并接触催化位点，然后链被分解成更小尺寸的碎片。经过这一过程，原有材料就不再是塑料材料了。

埃姆斯国家实验室的科学家、塑料合作升级回收研究所（iCOUP）主任Aaron Sadow表示，该团队制作了三种不同的催化剂。每一种变化都有相同大小的核和多孔的壳，但铂颗粒直径是不同的，包括1.7纳米、2.9纳米、5.0纳米。

研究人员本来假设，铂颗粒大小的差异会影响产品链的长度，所以大的铂颗粒会形成更长的链，小的铂颗粒会形成更短的链。然而经过实验，研究小组发现，三种催化剂的产品链长度是相同的。

但值得注意的是，在三种催化剂下，链被分解成小分子的速度是不同的。较大的铂金颗粒与长聚合物链的反应更慢，而较小的铂金颗粒则反应更快。

研究人员指出，这些结果是重要的，因为它们表明活性可以独立于降解反应，可以进行调整。“现在，我们有信心制造出一种更活跃的催化剂，可以更快地咀嚼聚合物，同时利用催化剂的结构参数来调节特定的产品链长度。”

他们进一步解释说，这种大分子反应性一般在多孔催化剂中没有得到广泛研究。因此，这项研究对于了解基础科学以及它在塑料升级回收方面的表现非常重要。

“我们真的需要进一步了解这个系统，因为我们每天都在学习新的东西。我们正在探索其他可以调整的参数，以进一步提高生产速度和转变产品分布，”他们说，“因此，在我们的清单中，有很多新的东西等待我们去发现。”

编辑/范辉