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新型二氧化鈦讓塑料分解效率實現(xiàn)數(shù)量級提升

2025-05-07 14:55:12 來源: 科技日報 點擊數(shù):

科技日報記者 陸成寬

記者7日從中國科學(xué)院金屬研究所獲悉,來自該所等單位的科研人員成功研制可漂浮二氧化鈦材料。該材料可以在光照下分解塑料,在不用酸堿溶液預(yù)處理塑料的情況下,其分解塑料袋、保鮮膜等常見塑料的效率比傳統(tǒng)材料提高了幾十到上百倍,創(chuàng)造了中性條件下塑料分解效率的新紀(jì)錄。更重要的是,該材料分解廢塑料后所得產(chǎn)物中四成為乙醇。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然·通訊》雜志。

塑料廣泛應(yīng)用于包裝、醫(yī)療、航空航天等各領(lǐng)域。然而,目前全世界塑料垃圾總量已達(dá)到64億噸,嚴(yán)重威脅環(huán)境安全和人類健康。如何處理這些廢棄塑料,已成為全球難題。在此背景下,科學(xué)家研發(fā)出光催化分解塑料技術(shù)。該技術(shù)能通過光照射半導(dǎo)體光催化材料,把廢棄塑料變成有用的化工原料。

二氧化鈦是一種常用的半導(dǎo)體光催化材料,在光照下能產(chǎn)生具有塑料分解能力的羥基自由基。這些羥基自由基就像“分子剪刀”,可以剪斷塑料的分子鏈。“但是,羥基自由基存在明顯短板:它們的存活時間僅有億分之一秒量級,有效作用范圍僅在10—100納米之間。短壽的自由基難以有效抵達(dá)塑料制品表面?!闭撐耐ㄓ嵶髡摺⒅袊茖W(xué)院金屬研究所研究員劉崗說,因此人們不得不先用強酸或強堿溶液對塑料進行腐蝕處理,以增強光催化材料與塑料的接觸效果,但這一預(yù)處理環(huán)節(jié)消耗了整個降解過程85%的成本。

在這項研究中,科研人員突破傳統(tǒng)思路,通過給二氧化鈦披上一層“防水戰(zhàn)甲”,成功讓它漂浮在水面上。相較傳統(tǒng)二氧化鈦,可漂浮二氧化鈦有兩個新功能:一是讓陽光、氧氣、光催化材料和塑料實現(xiàn)零距離接觸,突破了原本光催化材料與塑料間的接觸屏障;二是可以利用壽命更長的超氧自由基,其壽命長達(dá)1毫秒,能充分切斷塑料分子碳鏈。

劉崗表示,新型二氧化鈦改變了以往光催化分解塑料需要先通過強酸強堿預(yù)處理的模式,能顯著降低廢棄塑料處理成本,為廢棄塑料處理提供了新方案。

責(zé)任編輯:孫瑩

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