【本站讯】废塑料资源化和CO催化转化是洁净能源与技术领域的研究热点，该技术体系突破的关键是高效多功能催化剂的设计，以期实现C-O、C-C等化学键的定向转化。近日，我校催化反应工程国际联合团队通过跨学科合作，结合催化化学、计算化学、分离工程和过程系统工程，研发了一系列高性能负载型金属催化剂，实现了聚对苯二甲酸乙二醇酯催化氧化制备高附加值乙醇酸和CO高效水煤气变换，推动了洁净能源与技术领域的发展，相关研究成果接连发表在国际权威期刊NatureCommunications上。上述研究工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目资助。

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为全球消费量最大的聚酯材料，广泛应用于包装、薄膜等领域，每年有大量废弃PET被遗弃在自然界中，稳定的结构导致在自然环境中难以降解，造成严重的白色污染。在“双碳”发展理念和循环经济的发展格局下，推动废塑料的高值化转化既可以实现废塑料再生利用，减少化石能源使用，又可以降低二氧化碳排放，保护生态环境安全。针对废弃PET中丰富的含氧单体，将其中乙二醇（EG）转化为高价值的乙醇酸（GA）无疑是一种具有前景的方法。研究团队首次提出热催化一步解聚氧化策略，将聚酯直接转化为商品级乙醇酸晶体。废弃PET在Au/NiO的催化下实现解聚和氧化串联反应，再经过分离和纯化操作，最终得到收率为77.51%的乙醇酸晶体，并通过在载体上引入氧空位，调控催化剂对底物的吸附，从而减弱氧化过程中对苯二甲酸（TPA）的抑制效应，加快乙二醇到乙醇酸的反应速率，实现PET到乙醇酸的高效转化。对比传统的碱性水解，该工艺可获得更高的经济收益（1500$/ton）及产生更少的二氧化碳排放（减少2.25kgCO₂-eq/kg PET）。同时将该策略应用于其它聚酯类塑料回收，均获得较高乙醇酸收率（>80%），证明该策略具备较大的工业化应用潜力。相关成果以“Catalytic Oxidation Upcycling of Polyethylene Terephthalate to Commodity Carboxylic Acids”为题发表在NatureCommunications上，并被主编遴选为专题文章（近期发表在催化领域上最好的50篇论文），中国石油大学（华东）为第一署名单位。

水煤气变换（water-gas shift，WGS）的工业应用已有90多年的历史，WGS反应不仅是重要的制氢（H₂）来源，也是去除CO的关键过程。研究团队提出了一种DFT计算和化学吸附相结合的方法来定量分析Pt/α-MoC催化剂中Pt团簇尺寸的方法，通过搭建不同Pt原子数量的Pt_n/α-MoC-111和Pt_n/α-MoC-100模型，构建了包含Pt团簇尺寸、铂原子的CO吸附损失量、界面周长的数据库。研究发现，在100-200^oC的低温水煤气变换反应中，碳化钼上完全暴露的单层Pt纳米团簇表现出的质量活性比块状碳化钼催化剂高出一到两个数量级，可实现Pt原子的最大化利用，其CO转化率在160 °C温度下达到97.6%。同时，此方法有效地量化了描述活性位密度的关键指标-界面周长，也为了解Pt的微观结构提供了突破性的见解。相关成果以“Quantification and optimization of platinum-molybdenum carbide interfacial sites to enhance low-temperature water-gas shift reaction”为题发表在NatureCommunications上，中国石油大学（华东）为第一署名单位。

催化反应工程国际联合团队以高端化工为核心研究方向，聚焦循环经济与氢能领域，结合人工智能技术探索化工新兴增长点，围绕石化领域深度布局绿色催化技术，推动学科前沿发展。自2020年以来，团队培养国家优青、山东省杰青/优青、泰山学者青年专家等国家/省部级人才7人次，欧盟玛丽居里学者人才计划1人次；在Angew. Chem.、Nature Comm.、Engineering、AIChE J.等期刊发表高水平论文59篇；主持山东能源集团科技计划重大项目、中国石油炼化国际合作项目和国家重点研发计划课题等项目；国内外会议进行大会Plenary报告7次；团队获中国化工学会基础研究成果一等奖、中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖、新疆维吾尔自治区科技进步一等奖等荣誉。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-54822-w

https://www.nature.com/articles/s41467-025-55886-y