科技日報記者 陸成寬
記者7日從中國科學院金屬研究所獲悉，來自該所等單位的科研人員成功研制可漂浮二氧化鈦材料。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的新紀錄。更重要的是，該材料分解廢塑料后所得產(chǎn)物中四成為乙醇。相關研究成果發(fā)表于《自然·通訊》雜志。
塑料廣泛應用于包裝、醫(yī)療、航空航天等各領域。然而，目前全世界塑料垃圾總量已達到64億噸，嚴重威脅環(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，科學家研發(fā)出光催化分解塑料技術(shù)。該技術(shù)能通過光照射半導體光催化材料，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：它們的存活時間僅有億分之一秒量級，有效作用范圍僅在10—100納米之間。短壽的自由基難以有效抵達塑料制品表面。”論文通訊作者、中國科學院金屬研究所研究員劉崗說，因此人們不得不先用強酸或強堿溶液對塑料進行腐蝕處理，以增強光催化材料與塑料的接觸效果，但這一預處理環(huán)節(jié)消耗了整個降解過程85%的成本。
在這項研究中，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新功能：一是讓陽光、氧氣、光催化材料和塑料實現(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的超氧自由基，其壽命長達1毫秒，能充分切斷塑料分子碳鏈。
劉崗表示，新型二氧化鈦改變了以往光催化分解塑料需要先通過強酸強堿預處理的模式，能顯著降低廢棄塑料處理成本，為廢棄塑料處理提供了新方案。
