劍橋大學研太陽光同舊車電池酸轉塑膠廢物成工業化學品

劍橋大學的研究人員開發出一種太陽能驅動的製程，利用舊汽車電池酸和塑膠廢料生產用於藥品、染料和塑膠的寶貴工業化學品。團隊將 PET 瓶、尼龍和聚氨酯等塑膠轉化為化學原料，從而推動苯胺類化合物的生產，這是一類重要的工業化合物。此製程避免使用傳統製造所需的來自化石燃料的氫氣。相反，研究人員使用從廢舊鉛酸電池回收的硫酸，將丟棄塑膠分解成液態水解物。這些來自塑膠的化合物隨後作為化學反應所需的質子和電子的來源。

塑膠廢料驅動化學反應

苯胺廣泛用於藥品、染料、農化學品和先進材料的生產。這些化合物的工業生產通常依賴蒸汽甲烷重整產生的氫氣，這是一種高溫高壓的化石燃料密集型製程。劍橋團隊則採用光催化轉移氫化（PTH）製程，利用光能將氫從一種物質轉移到另一種。在新系統中，消費後塑膠首先在硫酸中煮沸 6 小時，將固體廢料分解成可溶性單體和醇類，後者作為反應中的氫供體。研究人員將這些水解物與硝基芳烴及雙組分催化劑系統結合，該系統由碳氮化物和鈷鉬硫化物（CoMoS2）組成。

碳氮化物作為光吸收劑，而 CoMoS2 驅動選擇性化學轉化。暴露於模擬陽光下時，催化劑從塑膠衍生的分子中提取質子和電子，直接轉移至硝基芳烴，產生苯胺而無需產生獨立的氫氣。 此系統將 24 種不同的硝基芳烴轉化為苯胺，產率介於 83% 至 99%。研究人員表示，即使存在其他常干擾工業化學製程的功能基團，反應仍保持高度選擇性。團隊亦發現，直接從塑膠廢料產生的醇類可提供超過 80% 的產率。

此製程在模擬陽光和標準 LED 照明條件下均有效。除了化學本身，研究人員估計此方法相較傳統工業方式可減少 77% 的碳排放。此研究亦指向潛在的循環製造模式，其中廢塑膠和廢電池酸被再利用以產生高價值化學品，而非成為環境污染物。與許多依賴昂貴貴金屬的光催化系統不同，此新方法使用更豐富的材料，同時在酸性條件下維持效率。研究發表於《Angewandte Chemie International Edition》。