研究背景：

聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 是一种强度高、透明性和安全性好的半结晶热塑性聚酯，由于其重量轻、无毒、稳定性好、价格低廉，因此被广泛应用于纺织、电子、食品包装等多个领域，是世界上使用最广泛的塑料之一。据统计，PET全球年产量已经超过7000万吨，但只有14%被回收利用，大量的废弃PET塑料堆积在陆地甚至海洋中，对环境造成了巨大的压力。因此，废弃PET的可持续回收利用已成为全球关注的问题。目前，废弃PET的回收主要包括物理回收、化学回收和生物回收，其中化学回收法最受关注，它主要包括水解、醇解、糖酵解等。用于PET降解的催化剂主要包括金属氧化物多相催化剂、金属乙酸盐均相催化剂和离子液体。然而，非均相催化剂存在反应温度高、效率低的问题，而均相催化剂则存在回收困难和产物残留等问题。因此，有必要开发一种稳定性好、效率高、易回收的新型催化剂。

研究内容：

研究人员合成了一种新型的聚离子液体（PILs）催化剂，通过 FT-IR、XRD、TGA 和 ICP 对其进行了表征。之后将合成的PILs用于催化PET的甲醇分解，考察了反应温度、反应时间、甲醇用量、催化剂用量和PET原料来源对甲醇解反应的影响，最后对PILs催化剂进行了回收实验。

主要研究结果：

（1）四种PILs催化剂，(a) [VEIm]Ac，ZDAA和PIL-Zn2+，(b) [VEIm]Ac，Co(AAc)2·H2O和PIL-Co2+,(c) [VEIm]Ac，AAK和PIL-K+，(d) [VEIm]Ac，AANA和PIL-Na+的FT-IR谱图，表明金属配位的PILs催化剂已经成功合成。

（2）所得产物与DMT标样，(a) DSC曲线，(b) XRD曲线，(c) 1H NMR谱图，(d) FT-IR谱图，(e) ESI-MS谱图。综合比较，所得产物与DMT标样具有相同的结构，因此确定产物为DMT。

（3）PET在不同催化剂条件下甲醇解反应的结果，结果表明锌基催化剂对PET解聚表现出更高的活性。

（4）PIL-Zn2+作催化剂，不同反应条件对PET甲醇解反应的影响，无特殊说明，反应条件为：170℃，催化剂用量2% wt，m (CH3OH): m (PET) = 4:1，反应时间60 min。

（5）(a) 催化剂可回收性，(b) ZDAA、[VEIm]Ac和PIL-Zn2+的TGA曲线，(c) PIL-Zn2+循环前后的FT-IR光谱，(d) PIL-Zn2+循环前后的XRD光谱。使用六次后，催化剂活性没有明显的损失，TGA、FT-IR、XRD结果表明，反应前后催化剂结构没有发生变化。

（6）PIL-Zn2+催化PET甲醇解分解机理。

研究结论：

PIL-Zn2+催化剂可作为一种高效环保的PET甲醇解催化剂。结果表明，反应温度是影响解聚过程的关键因素，当甲醇与PET的质量比为3:1，催化剂用量为2% wt，反应温度170 ℃，反应时间60 min条件下，可实现100%的PET转化率和89.1%的DMT收率。PIL-Zn2+催化剂循环使用6次，性能没有明显下降，结构也未发生变化，因此具有良好的稳定性。总之，PILs是一种有潜力的PET甲醇解的催化剂。

参考文献：

Jiang ZQ , Yan DX , Xin JY , et al. Poly(ionic liquid)s as efficient and recyclable catalysts for methanolysis of PET[J]. Polymer Degradation and Stability, 2022, 199:109905-..

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014139102200091X