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“阳光+塑料=氢气”? 塑料垃圾“晒一晒”就变宝!

时间: 2026-01-01 02:02:28 |   作者: 竞技宝测速站网址

聚乳酸(PLA)塑料的高效回收受到诸如产品与杂质和添加剂的分离以及PLA在环境和温度下缓慢水解等

产品特性

  聚乳酸(PLA)塑料的高效回收受到诸如产品与杂质和添加剂的分离以及PLA在环境和温度下缓慢水解等挑战的阻碍。在这项研究中,引入了一种结合光驱动光热解聚和重整的集成方法来克服这些限制。利用这种方法,商业PLA颗粒几乎完全转化为易于分离的H2(20.7 mmol/gsub),CO(6.9 mmol/gsub)和CH4(8.2 mmol/gsub),与CO2(14.5 mmol/gsub)作为主要成分,受控实验表明,脱羧和光重整反应将是H2和这种气态C1的主要过程此外,光热回收系统对真实的生活中的PLA餐具和吸管表现出优异的性能,突出了其广泛的适用性和实用潜力,这项工作为回收真实的生活中的PLA塑料提供了一种可持续和高效的解决方案,以获得高需求且易于分离的H2和气态C1产品。

  环保材料聚乳酸(PLA)大范围的应用于一次性餐具、包装、3D打印等领域。它的最大卖点是“可降解”,但现实并不那么美好:

  换句话说,PLA虽然比传统塑料环保一点,但还远远谈不上“完美解决方案”。如何既能环保又能“把塑料的碳用起来”,成为业界关注的焦点。

  催化剂制备:用还原法合成Pt/TiO₂,铂颗粒均匀分布,粒径约5.5 nm,增强光吸收与热导率。

  反应器设计:自制密闭反应器,控制水蒸气环境,模拟实际“蒸汽+太阳”场景。

  研究结果关键结果与发现:氢气产率达20.7 mmol/g,气体产物全可用!

  图2.(a)在各种光强度(0.97、1.32和1.71 W/cm2)的白炽灯照射下,TiO2和Pt/TiO2的时间依赖性温度曲线;(b)在紫外-可见(UV-Vis)光照射和各种反应温度(160,180,200和220度);(c)各种负载Pt的光催化剂的XRD图案;(d)在反应4小时后,在UV-Vis光照射下,在200 ℃下,商业PLA颗粒在各种负载Pt的光催化剂上的光热重整性能

  图3.(a)在200 °C下反应2、4和10小时后,在UV-Vis光照射下,商业PLA颗粒在Pt/TiO2上的光热重整性能;(b)在200 ℃下,在UV-Vis光照射下,反应4小时后,在Pt/TiO2上,在没有PLA的情况下或在加入商业PLA颗粒、LA和预处理的PLA的情况下的光热重整性能;(c)在Pt/TiO 2上,在白炽灯照射下PLA的集成光热解聚和重整的示意图

  图4.(a)Pt/TiO2催化剂上PLA颗粒的光热转化性能;(b)在200°C下反应4小时后的商业PLA颗粒的光热重整性能,所述商业PLA颗粒没有一点催化剂或具有裸TiO2或Pt/TiO2,上图中的误差条表示来自三个独立实验的标准偏差;(c)Pt刺激的重整的建议反应机理;(d)TiO2和Pt/TiO2样品的瞬态SPV光谱

  图5.(a)真实PLA塑料(即PLA餐具和吸管)及其相应粉末的数码照片;(b)在200 °C下反应4 h后,在UV-Vis光照射下,真实世界PLA塑料在Pt/TiO 2上的光热重整性能;(c)H2和气态C1产物的气相色谱的相应热导检测器(TCD)信号

  这项研究最大突破在于将塑料回收过程“气体化”与“阳光化”。过去PET回收更偏向机械粉碎和再造粒或化学溶解再聚合,这两种方式都存在高能耗或产品质量下降问题。而该研究提出的新方向——光热联合+气体产物输出,不仅免去了高纯回收的需求,还能让塑料变成能源载体,尤其是氢气这种“碳中和主角”。对PET行业而言,这种方法提供了一种不同维度的回收价值变现模型:不是为了再造塑料,而是变废为宝造能源。当然,要真正落地,还有反应设备规模化、催化剂成本控制等现实挑战,但其理念值得PET循环技术体系着重关注和延伸。

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