激光有望解决塑料回收世界难题

近日据外媒报道，由Texas Engineers领导的全球研究小组开发出了一种基于激光的方法，可将塑料和其他材料中的分子分解成基本成分，以便将来重新利用。这一发现涉及将这些材料铺设在被称为过渡金属二钙化层的二维材料上，然后点亮它们。新工艺可能改善未来处理塑料的方式，而目前的技术几乎无法分解这些塑料。

“通过利用这些独特的反应，我们可以探索将环境污染物转化为有价值、可重复使用的化学品的新途径，从而为发展更具可持续性的循环经济做出贡献，”该项目负责人之一、科克雷尔工程学院沃克机械工程系教授Yuebing Zheng说，“这一发现对于应对环境挑战和推动绿色化学领域的发展，具有重要意义。”

这项研究最近发表在《自然通讯》上。该团队包括来自加州大学伯克利分校、日本东北大学、劳伦斯伯克利国家实验室、贝勒大学和宾夕法尼亚州立大学的研究人员。

应对塑料污染
塑料污染已成为全球环境危机，每年都有数百万吨塑料垃圾堆积在垃圾填埋场和海洋中。传统的塑料降解方法往往消耗大量能源、对环境也会造成二次污染，同时效果不佳。研究人员设想利用这一新发现来开发出高效的塑料回收技术，以减少对环境的污染。

研究人员利用低功率光打破了塑料的化学键，并产生了新的化学键，使这些材料变成了发光碳点。碳基纳米材料因其多种功能而备受青睐，这些碳点有可能被用作下一代计算机设备的内存存储设备。加州大学伯克利分校的博士后Jingang Li表示：能把本身可能永远不会分解的塑料变成对许多行业有用的东西，这样的结果令人兴奋。

更广泛的应用潜力
这种特定反应被称为C-H活化，即有机分子中的碳氢键被选择性地断裂并转化为新的化学键。在这项研究中，二维材料催化了这一反应，导致氢分子蜕变成气体。这为碳分子相互结合形成信息存储点扫清了道路。

要优化光驱动的C-H活化过程并推广到工业应用中，还需要进一步的研究和开发。不过，这项研究标志着，研究团队在寻求塑料废物管理的可持续解决方案方面，迈出了重要一步。本研究中展示的光驱动C-H活化过程可应用于许多长链有机化合物，包括纳米材料系统中常用的聚乙烯和表面活性剂。

该项研究得到了多个机构资助，包括美国国立卫生研究院、美国国家科学基金会、日本学术振兴会、广濑基金会和中国国家自然科学基金。