北京大学化学与分子工程学院马丁课题组与合作者开发PVC废塑料回收处理新方法

近日，北京大学化学与分子工程学院马丁教授课题组与南开大学环境科学与工程学院展思辉教授课题组在Nature Sustainability合作发表了题为“Catalytic cascade depolymerization for sustainable recycling of waste polyvinyl chloride”的研究论文。该工作开发了一种新型La-Fe-Al氧化物催化剂，通过活化过氧硫酸盐PMS实现水中PVC的高效氧化解聚为CO₂、无机氯化物和烃类液相产物，为传统回收方法难处理的含氯废塑料提供了新的解决方案。

基于过氧硫酸盐PMS氧化剂的高级氧化过程（advanced oxidation process，AOP）可用于在温和条件下处理水中难降解的有机污染物，传统的AOP过程存在活性氧物种活化效率低、完全氧化产物价值低等问题。本文开发了一种LaFe_xAl_1-xO₃催化剂，通过在LaAlO₃结构中引入Fe，可在原晶格中形成畸变的Al-O-Fe结构，这一结构能显著促进过氧硫酸盐的活化，形成¹O₂和·OH两类自由基活性氧物种。这一催化剂活化的PMS可用于水相中聚氯乙烯PVC塑料粉末的解聚处理，在室温、常压氧气条件下，经过3天可有效降解超过95%的PVC塑料，其中PVC中碳组分生成了约39%的CO₂和59%的烃类为主的液相有机产物，氯组分转化为了无机物。生命周期评估（Life-cycle assessment，LCA）结果表明，这种处理方法相比于PVC传统的焚烧、填埋降解处理等过程，可至少降低45%的碳排放和51%的回收处理成本。

示意图

南开大学已毕业博士毛月霜、王鹏飞副教授和北京大学已毕业博士曹若辰为本文共同第一作者，马丁、展思辉为本文通讯作者。