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  塑料污染已成為全球性挑戰(zhàn)，實現(xiàn)塑料的高值化循環(huán)利用是應(yīng)對這一問題的關(guān)鍵路徑。聚砜塑料（PSFs）作為一類高性能特種工程塑料，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、汽車與航空航天等領(lǐng)域，年需求量超過10萬噸并持續(xù)增長。由于PSFs聚合物主鏈剛性單元具有較高的鍵能（C(sp²)-O鍵能：79-96 kcal/mol；C(sp²)-SO₂鍵能：70-82 kcal/mol），分子鏈內(nèi)/鏈間相互作用力強（π-π堆疊、p-π共軛、范德華力等），以及復(fù)雜的分子鏈構(gòu)象，導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)難以有效降解。加之實際廢棄聚砜常與其他塑料及添加劑混雜，使其化學(xué)回收成為長期未解的技術(shù)難題。

圖1 聚砜塑料的化學(xué)回收

  近日，華東師大姜雪峰教授團隊在《Nature Sustainability》期刊上發(fā)表了題為“Photocatalytic upcycling of polysulfones at ambient conditions”的研究論文，提出并發(fā)展了一種可見光驅(qū)動、豐產(chǎn)銅催化的芳基脫砜氯代策略，在常溫常壓、空氣兼容條件下，實現(xiàn)了PSFs的高效升級回收。該方法以以廉價易得的氯化銅為光催化劑，氯化鈉/二氯甲烷為氯源，氧氣為綠色氧化劑，能夠在溫和條件下精準(zhǔn)斷裂聚砜主鏈中的芳基C(sp²)-SO₂鍵，從而將其轉(zhuǎn)化為高附加值的二氯代雙芳基醚單體，收率可達(dá)85%。該策略不僅適用于四類共二十種商用PSFs樹脂，也成功應(yīng)用于真實廢棄聚砜材料，并在克級規(guī)模上驗證了高效回收能力（圖2）。尤為關(guān)鍵的是，該方法在混合塑料體系中展現(xiàn)出對PSFs的高度選擇性，有望突破傳統(tǒng)回收方式對原料純凈度的依賴，推動聚砜復(fù)合材料的實際回收利用。通過“精準(zhǔn)脫砜—定向轉(zhuǎn)化”的技術(shù)路徑，該研究為高性能聚砜塑料的綠色化學(xué)回收提供了切實可行的新解決方案，代表了塑料可持續(xù)處理技術(shù)的一項重大進展。該論文通訊作者為姜雪峰教授、趙銀松研究員，第一作者為2023級博士生黃蕊，研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委員會的資助支持。

圖2 PSFs樹脂及廢棄塑料的升級回收

  該研究提出了一種可見光驅(qū)動、銅催化選擇性脫砜氯代策略，在溫和條件下將難降解聚砜塑料精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品，兼具高效、綠色與成本低廉的優(yōu)勢，顯著提升了塑料回收的經(jīng)濟可行性和環(huán)境友好性，為解決特種工程塑料的循環(huán)利用提供了全新思路。姜雪峰/趙銀松團隊長期聚焦綠色合成化學(xué)與塑料可持續(xù)循環(huán)技術(shù)，特別在光催化惰性化學(xué)鍵活化及塑料降解研究領(lǐng)域取得一系列重要成果（相關(guān)成果發(fā)表于J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 11173; Chinese J. Polym. Sci. 2024, doi: 10.1007/s10118-024-3226-1; Adv. Sci. 2024, 11, 2403002; Sci. Bull. 2023, 68, 1522; Eur. J. Org. Chem. 2023, e202300664; Natl. Sci. Rev. 2021, 9, nwab156.等頂級期刊）。本項工作是其在該領(lǐng)域的又一里程碑式突破，充分展現(xiàn)了基礎(chǔ)研究支撐國家“雙碳”戰(zhàn)略與綠色發(fā)展目標(biāo)、解決現(xiàn)實問題的巨大潛力。

  鏈接地址：https://www.nature.com/articles/s41893-025-01569-x