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可漂浮二氧化鈦材料成功問世 處理廢棄塑料更高效
2025年05月08日 15:19:33
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：4333
近日，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所科研人員成功研制出可漂浮的二氧化鈦材料。其分解塑料袋、保鮮膜等常見塑料的效率比傳統(tǒng)材料提高了幾十到上百倍，創(chuàng)造了中性條件下塑料分解效率新紀(jì)錄。
隨著塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展，塑料制品的應(yīng)用已深入到社會(huì)的每個(gè)角落，從工業(yè)生產(chǎn)到衣食住行，塑料制品無(wú)處不在。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球塑料消耗量正以每年8%的速度增長(zhǎng)，2030年塑料的年消耗量將達(dá)到7億多噸。塑料垃圾已悄然向人們涌來，嚴(yán)重影響著人們的身體健康和生活環(huán)境，如何高效處理廢棄塑料和垃圾塑料帶來的污染問題，迫在眉睫。
近日，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所科研人員成功研制出可漂浮的二氧化鈦材料。該材料可以在光照下分解塑料，在不用酸堿溶液預(yù)處理塑料的情況下，其分解塑料袋、保鮮膜等常見塑料的效率比傳統(tǒng)材料提高了幾十到上百倍，創(chuàng)造了中性條件下塑料分解效率新紀(jì)錄。更重要的是，該材料分解廢塑料后所得產(chǎn)物中有四成為乙醇。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》。
據(jù)悉，目前全世界塑料垃圾總量已達(dá)到64億噸，嚴(yán)重威脅環(huán)境安全和人類健康。如何處理這些廢棄塑料，已成為全球難題。在此背景下，光催化分解塑料技術(shù)受到關(guān)注。該技術(shù)能通過光照射半導(dǎo)體光催化材料，把廢棄塑料變成有用的化工原料。
二氧化鈦是一種常用的半導(dǎo)體光催化材料，在光照下能產(chǎn)生具有塑料分解能力的羥基自由基。這些羥基自由基就像“分子剪刀”，可以剪斷塑料的分子鏈。但是，羥基自由基存在明顯短板：它們的存活時(shí)間僅有億分之一秒量級(jí)，有效作用范圍僅10—100納米。短壽的自由基難以有效抵達(dá)塑料制品表面。因此人們不得不先用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液對(duì)塑料進(jìn)行腐蝕處理，但這一預(yù)處理環(huán)節(jié)消耗了整個(gè)降解過程85%的成本。
本次研究中，科研人員突破傳統(tǒng)思路，通過給二氧化鈦披上一層“防水戰(zhàn)甲”，成功讓它漂浮在水面上。相較傳統(tǒng)二氧化鈦，可漂浮二氧化鈦有兩個(gè)新功能：一是讓陽(yáng)光、氧氣、光催化材料和塑料實(shí)現(xiàn)零距離接觸，突破了原本光催化材料與塑料間的接觸屏障；二是可以利用壽命更長(zhǎng)的超氧自由基，其壽命長(zhǎng)達(dá)1毫秒，能充分切斷塑料分子碳鏈。
可漂浮的二氧化鈦材料成功研制，不僅彰顯了我國(guó)在新能源材料研究領(lǐng)域的實(shí)力，更為全球環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。未來，隨著該材料的進(jìn)一步優(yōu)化與應(yīng)用，更加環(huán)保、高效的廢棄塑料處理技術(shù)有望加速走向現(xiàn)實(shí)，為實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。
素材來源：科技日?qǐng)?bào)
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