塑料是一種廣泛使用的工程材料，但也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題。只有很小部分被回收，大部分被填埋或焚燒,造成土壤、水和空氣污染。光重整技術(shù)利用光照可以將塑料廢物轉(zhuǎn)化為高附加值的氫氣和低碳鏈有機(jī)物（Cn），具有低成本、低能耗和低碳排放等優(yōu)點(diǎn)。近日，beat3652020級本科生湯鑫在化工三大頂刊之一Industrial & Engineering Chemistry Research上發(fā)表了題為“Recent Advances in the Photoreforming of Plastic Waste: Principles, Challenges, and Perspectives”的綜述論文。四川大學(xué)beat365周雪梅特聘研究員和高分子研究所特聘副研究員賀麗蓉為該論文通訊作者。該文章綜述了近年來光重整(Photoreforming，PR)塑料制取氫氣反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)原理，并總結(jié)了提高PR反應(yīng)效率的方法，同時(shí)綜合總結(jié)了近年來PR技術(shù)的最新進(jìn)展；并討論了大規(guī)模反應(yīng)器的應(yīng)用及優(yōu)缺點(diǎn)。
然而，該技術(shù)需要克服光催化劑的穩(wěn)定性、選擇性和活性和規(guī)模化應(yīng)用等挑戰(zhàn)。該文章總結(jié)了不同的光催化劑和反應(yīng)條件下的光催化反應(yīng)機(jī)理，包括直接氧化機(jī)理，活性氧（ROS）機(jī)理和還原機(jī)理（如圖1所示）。
圖1光催化機(jī)理示意圖：Path1直接氧化機(jī)理；Path2活性氧機(jī)理；Path3還原機(jī)理
目前光重整技術(shù)離實(shí)際應(yīng)用面臨的一個(gè)很大的挑戰(zhàn)就是效率過低。為了提高效率,需要從以下三個(gè)方面著手: 1、提高光吸收能力:通過選擇合適的光催化劑材料、摻雜、負(fù)載、復(fù)合等方法,擴(kuò)大光響應(yīng)范圍和增加可見光利用率。2、提高電荷遷移/分離效率:通過優(yōu)化光催化劑的形貌、結(jié)構(gòu)、缺陷、界面等因素，減少電荷復(fù)合損失,增加電荷遷移速度。3、提高表面反應(yīng)速率:通過調(diào)節(jié)光催化劑的比表面積、孔隙度、表面活性位點(diǎn)等參數(shù),增加廢物與光催化劑的接觸面積,促進(jìn)表面反應(yīng)。
圖2提升光重整塑料制取氫氣效率的方法
原文鏈接如下：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.iecr.3c00809
周雪梅課題組供稿
鈕大文審核
高敏編輯
2023年6月19日
