真實的塑料垃圾具有復雜的成分,這導致塑料垃圾的大規模處理具有重大的挑戰。對現場的塑料成分進行分析有助于提供信息,幫助選擇合適的下游加工方法。以納米催化劑分析試劑盒(Nanocatalyst-based assay kit)對于這個應用非常合適;但是,由于納米塑料的化學性質為惰性,目前還沒有高效處理塑料的納米催化劑。
有鑒于此,華中師范大學朱成周教授、北京大學郭少軍教授等首次發現Fe-Se雙位點催化劑(FeSe/NC)中的羥基溢流效應,設計了比色納米塑料測試混合塑料的試劑盒原型。
實驗和理論結果表明,Fe位點是活化H2O2的主要活性位點,產生吸附羥基(*OH)中間體,這些中間體隨后脫附,形成?OH轉移到Se位點、載體或者塑料并且進一步進行催化反應。其中,?OH轉移到不同類型的塑料,表現出不同的活性,產生的不同輸出信號能夠作為識別塑料的指紋。此外,剩余的*OH對樣品中的氧化還原干擾產生反應,因此能夠提高準確性。
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與精密儀器和預處理過程復雜的傳統技術相比,這種檢測方法具有超低的成本(0.0012美元),能夠快速(~10 min)的測定粉末狀的混合塑料廢品。這項研究填補了分析塑料廢品的關鍵步驟,這項研究為解決全球塑料廢物危機提供了塑料廢品的升級回收方法和回收策略提供技術指導。
參考文獻
Yu Wu, Wenxuan Jiang, Weiqing Xu, Fan Lv, Shaojia Song, Liuyong Hu, Canglong Wang, Lirong Zheng, Wenling Gu, Riguang Zhang, Shaojun Guo*, and Chengzhou Zhu*, Hydroxyl Spillover in Fe–Se Dual-Site Catalysts for Mixed Plastics Assay, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c16655
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c16655