一個由德拉瓦大學領導的研究團隊最近發表了一項突破性的研究，開發出一種新型催化劑，可將塑料垃圾更快速且更高效地轉換為液態燃料，這一發現為日益嚴重的塑料污染問題提供了一個潛在的解決方案。這項研究突顯了塑料升級的新型能源效率方法，既能減少環境污染，又能創造可持續燃料。德拉瓦大學化學與生物分子工程學院的羅伯特·K·格拉塞利教授董霞（Dongxia Liu）表示：「將塑料視為固體燃料進行升級處理，可以將其轉化為有用的液體燃料和化學品，這樣的方案比傳統方法更快、更高效且更環保。」
氫解（Hydrogenolysis）被視為一種有前景的升級技術，這一方法使用氫氣和催化劑將塑料中的聚合物分解為適用於交通和工業的液態燃料。然而，傳統催化劑在處理較大體積的聚合物分子時效率較低，這限制了其應用。為了解決這一問題，研究人員將目光投向了MXenes（發音為 max-eens），這是一種由堆疊的二維層組成的納米材料。研究的第一作者、化學與生物分子工程學的博士生阿里·卡馬利（Ali Kamali）解釋道：「MXenes形成的二維層就像一本書的頁面，當書合上時，熔融塑料不易通過，這限制了與催化劑的接觸。」
研究團隊通過在MXenes層之間插入二氧化矽支柱，創造了介孔MXenes，這樣的設計開放了空間，使聚合物更容易流動。他們將這些介孔MXenes與鈀（Ruthenium）結合，並在低密度聚乙烯（LDPE）上進行測試，該材料常見於購物袋和薄膜。研究人員在一個小型加壓反應器中將LDPE與催化劑和氫氣結合，並加熱至形成濃稠的糖漿。結果顯示，這種催化劑的反應速率幾乎是以往LDPE氫解方法的兩倍，且產生的液態燃料效率高，副產品如甲烷的產生量則大大減少。董霞指出，這一成果得益於鈀納米顆粒在MXene層中的穩定性。
研究團隊未來計劃進一步改進催化劑，並開發一系列基於MXene的催化劑以適應不同類型的塑料。他們的目標是與行業合作夥伴合作，將塑料垃圾轉化為資源，生產既有益於環境又能促進地方經濟的燃料和化學品。德拉瓦大學化學與生物分子工程系的其他合作者包括博士後研究員宋洛（Song Luo）及其研究生。這項研究的結果已發表在《Chem Catalysis》期刊上，為塑料的升級處理提供了新的思路，也為環境可持續性貢獻了一份力量。
