光催化轉化目前是具有廣泛應用前景的策略,光催化能夠利用可再生的太陽能實現塑料廢品的增值利用。但是,目前關于光催化轉化塑料廢品制備有價值含氮化學品的研究仍然非常缺乏。
有鑒于此,新加坡國立大學顏寧教授等報道提出了一種在溫和條件下,通過可見光驅動將聚乳酸(PLA,polylactic acid)轉化為丙氨酸的途徑。作者通過室溫合成技術和缺陷工程策略構筑CdS納米晶體作為催化劑。
本文要點:
(1)
研究發現,CdS的硫空位含量與丙氨酸(alanine)的產率之間呈現出獨特的火山型關系,在70 ℃的丙氨酸產率達到4.95 mmol/gcat/h。
UV-Vis、光電流、電化學阻抗(EIS)、瞬態吸收、光致發光以及FTIR紅外光譜等多種表征手段,共同驗證了S空位的關鍵作用。
(2)
表面空位能夠作為乳酸的吸附位點。但是,過多的硫空位阻礙了電荷轉移效率。富含硫空位的CdS在多次循環中表現出高穩定性,性能和形態保持不變,能有效轉化實際生活中的PLA產品,并且在其他聚酯的胺化反應中展現應用前景。
這項工作不僅突出了一種制備缺陷工程催化劑的簡便方法,還提供了一種將塑料廢棄物升級回收為有價值化學品的可持續方法。
參考文獻
Wu, Y., Nguyen, P.T.T., Wong, S.S. et al. Photocatalytic upcycling of polylactic acid to alanine by sulfur vacancy-rich cadmium sulfide. Nat Commun 16, 846 (2025).
DOI: 10.1038/s41467-025-55930-x
https://www.nature.com/articles/s41467-025-55930-x