光催化转化目前是具有广泛应用前景的策略,光催化能够利用可再生的太阳能实现塑料废品的增值利用。但是,目前关于光催化转化塑料废品制备有价值含氮化学品的研究仍然非常缺乏。
有鉴于此,新加坡国立大学颜宁教授等报道提出了一种在温和条件下,通过可见光驱动将聚乳酸(PLA,polylactic acid)转化为丙氨酸的途径。作者通过室温合成技术和缺陷工程策略构筑CdS纳米晶体作为催化剂。
本文要点:
(1)
研究发现,CdS的硫空位含量与丙氨酸(alanine)的产率之间呈现出独特的火山型关系,在70 ℃的丙氨酸产率达到4.95 mmol/gcat/h。
UV-Vis、光电流、电化学阻抗(EIS)、瞬态吸收、光致发光以及FTIR红外光谱等多种表征手段,共同验证了S空位的关键作用。
(2)
表面空位能够作为乳酸的吸附位点。但是,过多的硫空位阻碍了电荷转移效率。富含硫空位的CdS在多次循环中表现出高稳定性,性能和形态保持不变,能有效转化实际生活中的PLA产品,并且在其他聚酯的胺化反应中展现应用前景。
这项工作不仅突出了一种制备缺陷工程催化剂的简便方法,还提供了一种将塑料废弃物升级回收为有价值化学品的可持续方法。
参考文献
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