文章来源：Ames Laboratory

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虽然塑料回收并不是一门新的科学，但目前的工艺并没有使其具有经济价值——废塑料被“向下循环”成等级较低、用途较低的材料。在解决日益严重的全球一次性塑料污染危机方面，这一挑战仍然是一个障碍。

由美国能源部艾姆斯实验室（Ames Laboratory）领导的一个由多个机构组成的科学家团队已经开发出一种新的的催化剂，这种催化剂能够处理聚烯烃塑料，如聚乙烯和聚丙烯，这些聚合物广泛应用于塑料购物袋、牛奶罐、洗发水瓶、玩具和食品容器中。这一过程产生了均匀、高质量的成分，可用于生产燃料、溶剂和润滑油，这些产品具有很高的价值，有可能将这些塑料和其他废旧塑料转化为未开发的资源。

“我们在这项工作上已经向前迈进了一大步，”艾姆斯实验室的科学家、塑料联合更新换代研究所（iCOUP）主任 Aaron Sadow 说。“我们假设我们可以借用自然，模拟酶精确分解蛋白质和纤维素等大分子的过程。我们成功地做到了这一点，我们很高兴能够进一步优化和开发这一过程。”

这种独特的工艺依赖于纳米颗粒技术。艾姆斯实验室的科学家 Wenyu Huang 设计了一种介孔二氧化硅纳米颗粒，由铂核和催化活性中心组成，周围有长的二氧化硅孔或通道，长聚合物链通过这些孔或通道进入催化剂。通过这种设计，催化剂能够抓住较长的聚合物链并将其裂解成一致、均匀的较短片段，这些片段很有可能被升级为新的、更有用的最终产品。

“这种类型的受控催化过程以前从未基于无机材料进行过设计，”Huang 教授专门设计结构明确的纳米催化剂。“我们能够证明，催化过程能够在释放前对同一分子执行多个相同的解构步骤。”

艾姆斯实验室的固态核磁共振专家弗雷德·佩拉斯（Fred Perras）的测量结果使研究小组得以在原子尺度上仔细观察催化剂的活性，并证实长聚合物链以类似科学家们试图模拟的酶过程的方式，轻易地穿过催化剂孔。

这项研究将在艾姆斯实验室领导的塑料联合循环研究所（iCOUP）的指导下扩大和继续进行。iCOUP是一个能源前沿研究中心，由来自艾姆斯实验室、阿贡国家实验室、加州大学圣巴巴拉分校、南卡罗来纳大学、康奈尔大学、西北大学和伊利诺伊大学厄本那香槟分校的科学家组成。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41929-020-00519-4

原文链接：https://www.ameslab.gov/index.php/news/a-first-of-its-kind-catalyst-mimics-natural-processes-to-break-down-plastic-and-produce

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