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迄今為止，人類已生產了80多億噸塑料，其中79%被丟棄并堆積在垃圾填埋場或水生系統，構成了嚴重的環(huán)境和生物威脅。根據循環(huán)經濟原則，塑料回收是節(jié)約不可再生資源，從而減少二氧化碳排放的必要條件。傳統的塑料回收策略(如機械方法)成功率有限(回收率小于10%)，再生材料與原始塑料相比性能較差，這一過程通常被稱為下行循環(huán)模型（downcycling model）。

化學回收提供了從廢物中獲得更多價值的另一種途徑，通過催化將廢物加工成高質量的單體亞單元或升級回收（upcycling）成增值產品。這些方法的成功將依賴于催化劑的效率和選擇性，以及過程的可持續(xù)性和盈利性。

聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)每年生產約7000萬噸用于包裝和紡織，但其中只有一小部分(<20%)主要通過機械方法回收。熱回收方法(例如，氫解和糖解)可在高溫下回收單體(對苯二甲酸(PTA)或雙(2‐羥乙基)對苯二甲酸酯)。PET的聚酯性質使得它在溫和的條件下很容易在堿基或水解酶的催化下分解成單體，進而轉化為有價值的產品。盡管有完善的方法，但該過程仍然存在空間生產率低和對單一高價值氧化產品選擇性差的問題。

清華段昊泓團隊Nature子刊：電催化進展，500 mA/cm2電流密度，具備應用前景！

清華大學段昊泓課題組在Nature Communications發(fā)表最新研究成果，展示了一種電催化策略，利用雙功能CoNi_0.25P電催化劑在KOH電解質中生產氫氣，并將PET廢料升級回收為二甲酸鉀(KDF)和對苯二甲酸(PTA)的商品化學品。

PET在堿性溶液中分解得到其單體，包括PTA和EG，后者在電解槽中陽極CoNi_0.25P催化劑上選擇性地(>90%)進行C-C裂解生成甲酸，同時在陰極上同一催化劑上生成H₂。然后用甲酸作為酸化劑對PET電解質進行PTA沉淀和過濾再生，得到的液流經過濃縮結晶轉化為固體KDF。

該材料在1.7 V (vs RHE) H池中可以達到~350 mA cm^?2的高電流密度，在膜電極裝置中，在~1.8 V電壓下達到500 mA cm^?2的高電流密度，具有高甲酸選擇性(>80%)和法拉第效率(>80%)。

初步技術經濟分析(TEA)估計，在商業(yè)級別的電流密度(>300 mA cm^?2)下，每噸廢舊PET升級回收的凈收入約為350美元。對反應后材料的綜合分析表明，在陰極析氫反應(HER)過程中形成金屬磷化物/氧化物或氫氧化物的核-殼結構，并在陽極條件下完全重構成低晶氧(氫氧化物)類似物。這可能是它具有高催化性能的原因。

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清華段昊泓團隊Nature子刊：電催化進展，500 mA/cm2電流密度，具備應用前景！