科学家利用阳光和旧电池酸将塑料转化为有价值的化学品

剑桥大学的研究人员开发了一种利用阳光驱动的工艺，利用旧汽车电池的酸和塑料废料生产用于药品、染料和塑料的有价值工业化学品。

团队将PET瓶、尼龙和聚氨酯等塑料转化为化学原料，推动了苯胺的生产，苯胺是一类重要的工业化合物。该工艺避免了传统制造中通常需要的化石燃料衍生氢气。

相反，研究人员使用从废弃铅酸电池回收的硫酸，将废弃塑料分解成液态水解液。这些塑料衍生化合物随后作为化学反应所需的质子和电子的来源。

利用阳光和专门设计的钴钼硫化物催化剂，团队将硝基酸酯转化为苯胺，产率高达99%。

塑料废弃物驱动化学

苯胺广泛应用于药品、染料、农用化学品和先进材料的生产中。这些化合物的工业生产通常依赖于通过蒸汽甲烷重整产生的氢气，这是一种在高温高压下运行的化石燃料密集型过程。

剑桥团队则采用了一种称为光催化转移氢化（PTH）的工艺，利用光能将氢从一种材料转移到另一种材料。

在新系统中，消费后塑料首先被用硫酸煮沸六小时。这使固体废物分解为可溶的单体和醇，这些后来成为反应中的氢供体。

研究人员将这些水解物与硝酸酯以及由氮化碳和硫化钴钼（CoMoS2）组成的两组分催化剂系统结合。氮化碳作为光吸收剂，而CoMoS2则驱动选择性化学转化。

当暴露在模拟阳光下时，催化剂从塑料衍生分子中提取质子和电子，并直接转移到硝基烯中，产生苯胺而无需产生单独的氢气。

阳光取代化石氢

该系统将24种不同的硝基酸酯转化为苯胺，产率范围在83%到99%之间。研究人员表示，即使存在其他常干扰工业化学工艺的官能团，该反应仍保持高度选择性。

团队还发现，直接从塑料废弃物中产生的酒精产量超过80%。该工艺在模拟阳光和标准LED照明条件下均有效。

除了化学本身，研究人员估计该方法可比传统工业方法减少77%的碳排放。

这项工作还指向一种潜在的循环制造模式，即废塑料和用过的电池酸被再利用，制造高价值化学品，而非成为环境污染物。

与许多依赖昂贵贵金属的光催化系统不同，这种新方法在酸性条件下使用更丰富的材料，同时保持高效。