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JACS:共轭聚合物在空气中被阳光完全降解为绿色升级产物
Sidan Tian,⊥ Qiang Yue,⊥ Chenc / 2021-07-22     阅读次数:252

 

 

【文章概述】

塑料在方便人们日常生活的同时也为我们带来了白色垃圾,对环境和人体健康造成严重的后果。以石油为基础的塑料是惰性的材料,丢弃后可能持续几个世纪不能完全降解。现有的工艺中,塑料的降解需要特定的条件,如微生物,酶,或适当的温度和pH值。塑料的回收和降解,从收集和分类到焚烧、机械回收和化学回收等各种过程,仍需要艰苦的劳动。由于恶劣的条件、昂贵的催化剂或降级循环产品的劣质性能,这些适用性受到限制。几十年来,科学家致力追逐开发环境自降解塑料的梦想,希望这种塑料能在自然环境中自动消失,不会留下碎片或有害产品。

【成果简介】

华中科技大学罗亮教授课题组和唐本忠院士就目前塑料污染的严重威胁和传统可降解塑料存在的问题,合作开发了一种可以在自然环境中利用阳光和空气就可完全降解的共轭高分子PDDA。这种PDDA材料在阳光和空气的协同作用下,在一周内即可完全降解,这种新型功能塑料实现无需回收、自然环境完全降解和降解产物绿色无害。此项研究为解决塑料降解难题提供了新的思路。该材料符合奇材馆理念,后续开发值得期待!

【图文导图】

 

1(A)通过拓扑化学聚合合成PDDA及其独立膜的照片。

(B)显示在淡水或海水环境条件下静置时间对PDDA薄膜物理外观的影响的照片。

(C) PDDA在白光照射不同时间后的琼脂糖凝胶电泳(AGE)照片。

(D)定量AGE分析显示PDDA的分子量随白光照射时间的变化。

2A) 光照前(0分钟)和光照后(2-30分钟)PDDA MPs在水介质中分散的照片。

B) 滤纸上PDDA薄膜在阳光下光解产生的正负光图。

C) 阳光照射对PDDA-MPs水分散体吸收光谱的影响。

D PDDA-MPs在太阳光照射不同时间后的拉曼光谱。

3A-B)在 D2O 中测量的PDDA、降解物和琥珀酸的粗混合物的 1H NMR (A) 13C NMR 光谱 (B)

C-D)降解物和琥珀酸粗混合物的HR-MS光谱(C)和HPLC痕量(D)。

4 A 13C标记聚二乙炔骨架(PDDA-13C)对PDDA的降解机理。

B PDDA-13C降解剂混合物(右图)中α-酮戊二酸-13C2(左图)和琥珀酸-13CHPLC色谱图。

C PDDA膜暴露于空气(仅空气)、阳光(仅hν)和阳光照射空气(空气+hν)5天后在重水中的原位 1H NMR 光谱。

【奇材馆点评】

本研究报道了一种自然环境下自降解的共轭聚合物PDDAPDDA在黑暗或无氧环境下稳定的,但使用寿命结束后,PDDA通过空气中的阳光完全降解为绿色升级产品,不留下任何微塑料,降解产物生物相容性好、附加值。这项研究环境自降解共轭聚合物的先驱范例,也开发完全降解塑料的研究者提供有效的策略。

【论文信息】

Complete Degradation of a Conjugated Polymer into Green

Upcycling Products by Sunlight in Air

Journal of the American Chemical Society:(IF= 15.0

Pub Date 2021.06.28

https://doi.org/10.1002/adfm.202103083

Sidan Tian, Qiang Yue, Chenchen Liu, Mengyang Li, Mingming Yin, Yuting Gao, Fanling Meng,Ben Zhong Tang,* and Liang Luo*

1Department of Chemistry and Hong Kong

Branch of Chinese National Engineering Research Center for

Tissue Restoration and Reconstruction, The Hong Kong

University of Science & Technology, Kowloon, Hong Kong

999077, P. R. China; Shenzhen Institute of Molecular

Aggregate Science and Engineering, School of Science and

Engineering, The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen

2National Engineering Research Center for

Nanomedicine, College of Life Science and Technology,

Huazhong University of Science and Technology, Wuhan

430074, China; Hubei Key Laboratory of Bioinorganic

Chemistry and Materia Medica, School of Chemistry and

Chemical Engineering, Huazhong University of Science and

Technology, Wuhan 430074, China

 

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