中科院光催化技术实现 “双废高值化”，重构绿色化工新路径
前言
近日，中国科学院理化技术研究所团队在废弃塑料高值化与工业废气协同利用领域取得突破性进展：通过光催化 C‑S 偶联技术，在常温常压下将废弃PET塑料与二氧化硫工业废气定向转化为高附加值羟甲基磺酸盐（HMS)并联产氢气，为全球 “固废治理 + 废气减排 + 精细化工绿色化” 提供可工业化的中国方案，成果刊发于国际顶级期刊《德国应用化学》（《Angewandte Chemie International Edition》）。
一、技术突破：双废耦合，光驱动 “变废为宝”
本研究以PET解聚产物乙二醇为碳源、SO₂为硫源，在紫外光（365 nm）驱动下实现高效定向转化，核心突破如下：
1.催化体系：创新研制铜单原子/二氧化钛（Cu₁/TiO₂）光催化剂，原子级分散Cu位点显著提升光生电子‑空穴分离效率，催化活性与选择性大幅增强。
2.关键性能：
HMS 生成速率：2.31 mmol·g⁻¹·h⁻¹，碳选择性77.5%
协同产氢速率：4.36 mmol·g⁻¹·h⁻¹
反应条件：常温常压、光照驱动、无高温高压、无强腐蚀性介质。
3.反应路径：光激发催化剂→乙二醇与 SO₃⁻・自由基中间体生成→C‑S 偶联与 C‑C 选择性断裂→定向生成 HMS，机理清晰可量化调控。
光重整废弃PET塑料制备羟甲基磺酸盐。理化所供图
二、产业价值：替代传统工艺，破解行业痛点
1. 颠覆 HMS 工业合成路线
当前羟甲基磺酸盐主流工艺以甲醛+亚硫酸盐亲核加成制备，存在三大瓶颈：
甲醛源自化石能源、毒性高，安全与环保风险突出；
易聚合生成多聚甲醛，堵塞管路、频繁停产；
原子经济性低、副产物复杂、后处理成本高。
本技术以废塑料+工业废气替代化石原料，全程绿色、无有毒中间体、无堵塞风险，为电镀、医药、食品添加剂、农用化学品、橡胶材料等领域提供可持续原料新供给。
2. 双碳与循环经济双重增益
固废高值利用：将PET从物理降级回收转向化学升级回收，大幅提升资源化价值；
废气协同消纳：为SO₂末端治理提供资源化出口，替代传统脱硫副产物低值化路径；
能源联产：同步产出绿色氢气，实现 “废物→化学品 + 能源” 一体化增值。
三、技术优势与行业竞争力
1.原料普惠：直接利用废塑料与工业尾气，低成本、易获取，适配化工园区、化纤、火电、垃圾焚烧等场景；
2.工艺温和：光驱动常温常压运行，设备投入低、运行能耗低、安全性高；
3.产物高值：主产物 HMS 为精细化工关键中间体，副产氢气具备直接利用价值，经济性突出；
4.自主可控：催化剂与反应路线完全自主研发，无专利壁垒，利于快速产业化落地。
四、行业展望与应用前景
该成果标志我国在光催化废弃物高值化领域从基础研究走向应用导向突破，具备三大产业化潜力：
1.园区协同治理：与化纤、印染、火电园区耦合，实现 “废塑料 + SO₂” 就地消纳、就地造高值品；
2.绿色化工替代：逐步替代甲醛路线 HMS，推动电镀、医药、食品添加剂产业链低碳化；
3.技术平台拓展：可延伸至多元生物质醇、真实混合废塑料体系，构建光催化升级回收通用技术平台。
未来，随着催化剂寿命提升、反应器放大与太阳光直接利用优化，该技术将推动 “双废治理→高值化学品→低碳产能” 新模式规模化落地，成为化工、环保、新材料行业的重要增长极。
（来源参考中国科学报、中国新闻网）