研究背景：

近几十年来，对苯二甲酸乙二醇酯（PET）在塑料制品中得到了越来越广泛的应用，并且其产量每年仍在增加。伴随着使用量的增加，大量的废弃PET在环境中迅速积累，造成了巨大的环境污染和资源浪费。糖酵解是一种具有前景的废弃PET化学回收方案，目前已经开发了多种金属基催化剂，如金属盐、混合金属氧化物和离子液体等，然而产物中含有的金属残留物不利于再聚合以生产高质量的新PET。近年来，无金属糖酵解为回收PET提供了一种新思路，然而与金属基催化剂相比，其催化体系的效率和产率却不高。因此，开发一种高效的无金属糖酵解催化体系对PET的化学回收具有重要意义。

研究内容：

首先基于自然轨道分析和反应能量计算，从理论上评价了各种碱的质子夺取能力，并挑选出一种有效的催化剂磷腈碱t-BuP2，接着通过密度泛函理论计算测试了EG-对PET中羰基碳原子的亲核攻击能力，最后使用t-BuP2作为催化剂进行实验，研究了温度、催化剂用量、反应时间等对反应的影响，并研究了催化剂的循环再生性能。

主要研究结果：

（1）固体含量为10 wt%的ZnO纳米分散体的(a)TEM图像，(b)纳米颗粒的粒径分布，(c) 纳米颗粒的HRTEM图像；固体含量为5 wt%的ZnO纳米分散体的(d)TEM图像，(e)纳米颗粒的粒径分布，(f) 纳米颗粒的HRTEM图像。可以看出，甲醇和乙二醇分散的ZnO纳米颗粒几乎是单分散的，粒径分布较窄，平均粒径约为3.8 nm和3.7 nm。

（2）EG诱导PET裂解的可能途径

（3）t-BuP2催化PET糖酵解吉布斯能量图

（4）PET与产物，(a) FT-IR谱图，(b) XRD谱图，(c) TGA谱图，(d) DSC谱图，表明反应产物为BHET。

（5）(a)-(c) 不同条件对PET糖酵解反应的影响，无特殊说明，反应条件为：PET 0.5 g，EG 2.5 g，催化剂用量15 L，温度190℃，时间90 min；(d) PET转化率与BHET产率与催化剂循环使用次数的关系。

（6）所使用催化剂与文献报道催化剂对比

研究结论：

通过理论预测和实验验证相结合，将通常用于聚合反应的有机碱t-BuP2应用于PET糖酵解。在PET 0.5 g，EG 2.5 g，t-BuP2 15 L，温度190℃，时间90 min条件下，PET的转化率和产物BHET的产率分别达到100%和92.7%，优于先前报道的几种催化体系。此外，回收实验表明t-BuP2至少可以回收7次，且活性没有明显下降。该研究揭示了t-BuP2对PET糖酵解的极高催化活性，为实现PET更好的化学循环利用提供了重要指导。

参考文献：

Fan CM, Zhang L, Zhu CX, et al. Efficient glycolysis of PET catalyzed by a metal-free phosphazene base: the important role of EG-[J]. Green Chemistry, 2022, 24.

原文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/GC/D1GC03885K#!divAbstract