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记者近日从中国科学技术大学获悉，该校曾杰教授课题组在塑料循环升级领域取得突破性进展。据了解，研究人员设计出一种“氢呼吸”策略，在无需额外添加氢气或溶剂的情况下将高密度聚乙烯塑料转化为高附加值的环状烃类，为废弃塑料的“人工碳循环”提供了新方法。
高密度聚乙烯塑料在催化剂的作用下降解示意图。（曾杰教授课题组供图）
日常生活中，塑料制品随处可见，然而人们在享受塑料带来的便利的同时，也在承受着塑料污染对自然环境和人类健康的负面影响。解决“白色污染”问题，已迫在眉睫。
聚乙烯塑料是五大通用塑料之一，其稳定性很高，难以自然降解。考虑到聚乙烯和石油相似的化学结构与组成，在此项研究工作中，曾杰等人借鉴石油工业的技术，把废弃聚乙烯塑料当成一种“固体石油”，来加工制备石油基下游化学产品。
石油工业中的两个过程引起了研究人员的注意：一个是短链的汽油馏分催化重整得到更高附加值的环状烃，这个过程会产生氢气；另一个是重质油加氢裂化制备短链烃，这个过程会消耗氢气。
在这两个过程的启发下，研究人员设计出了一种“氢呼吸”策略用以降解高密度聚乙烯塑料。他们开发的分子筛负载金属钌催化剂，可以一边让塑料成环脱氢变成环状烃，“呼”出氢气，一边又让塑料“吸”入其自身释放的氢气，并裂解变成短链烃。
研究人员介绍，这一策略利用聚乙烯自身的氢原子替代外加的氢气，实现了氢元素的“自产自销”，不仅降低了成本，还得到了更高价值的环状烃产物。据了解，环状烃是一种重要的石油化学产品，可以作为合成药物、染料、树脂和纤维的原材料，用途广泛。
中国科学院院士、中国科学院化学研究所研究员韩布兴评价道：“这项研究工作将废弃聚乙烯塑料这类环境污染物用于制备石油基化学产品，为废弃塑料的‘人工碳循环’提供了新方法，为石油的部分替代提出了新思路。”
研究成果日前发表于国际权威学术期刊《自然·纳米技术》。
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