超分子化學(xué)回收助力綠色塑料循環(huán)利用
文章來(lái)源：新能源網(wǎng) 更新時(shí)間：2025-11-20 15:29:27
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本報(bào)訊（見(jiàn)習(xí)記者江慶齡）中國(guó)科學(xué)院外籍院士、華東理工大學(xué)國(guó)際知名大師客座教授伯納德·L·費(fèi)林加與該校教授張琦、曲大輝團(tuán)隊(duì)合作，提出一種面向動(dòng)態(tài)聚合物的“超分子化學(xué)回收”新思路——將聚合物定量、高效、低碳轉(zhuǎn)化為晶態(tài)單體，所得單體再進(jìn)一步重新聚合，生成與原始材料性能一致的高品質(zhì)聚合物，為綠色塑料循環(huán)利用提供新路徑。近日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然-納米技術(shù)》。
當(dāng)前，可閉環(huán)化學(xué)回收高分子設(shè)計(jì)思路往往伴隨較高的碳排放。開(kāi)發(fā)低碳、無(wú)溶劑甚至無(wú)催化劑的從聚合物到單體的回收技術(shù)，仍面臨挑戰(zhàn)。 在前期研究基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)篩選了100多種硫辛酸衍生物單體，偶然發(fā)現(xiàn)一種“不易聚合”的單體分子硫辛酰胺。研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，以少量有機(jī)酸為溶劑，可將固態(tài)下不可聚合的硫辛酰胺高效轉(zhuǎn)化為聚合物。據(jù)此，研究人員將甲酸作為超分子調(diào)節(jié)劑和催化劑，制備得到聚硫辛酰胺，再經(jīng)真空處理獲得干燥的聚硫辛酰胺薄膜。該薄膜在室溫條件下十分穩(wěn)定，并在偏光顯微鏡下觀測(cè)到大量納米結(jié)晶域，展現(xiàn)出類似彈性體的力學(xué)性質(zhì)。 研究發(fā)現(xiàn)，在120℃下退火2小時(shí)后，納米結(jié)晶域進(jìn)一步組裝與生長(zhǎng)，形成高度有序的球晶狀半結(jié)晶聚合物網(wǎng)絡(luò)，并存在聚合物的半結(jié)晶氫鍵網(wǎng)絡(luò)。在120℃條件下退火48小時(shí)后，半結(jié)晶聚合物網(wǎng)絡(luò)在熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力下繼續(xù)發(fā)生共價(jià)重構(gòu)，在無(wú)溶劑、無(wú)催化劑的條件下從聚合物自發(fā)轉(zhuǎn)換為結(jié)晶單體。最終，聚合物能夠以定量的收率回收得到純度90%以上的單體晶體。 值得一提的是，該自發(fā)回收過(guò)程無(wú)需輸入大量熱量或溶劑。碳足跡評(píng)估結(jié)果顯示，無(wú)溶劑的超分子化學(xué)回收工藝每回收1千克聚合物僅排放0.36千克二氧化碳，較傳統(tǒng)的溶劑回收工藝減少了99%的碳排放。 相關(guān)論文信息： https://doi.org/10.1038/s41565-025-02041-9 《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2025-11-20 第3版 綜合)
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