研究背景：
塑料在我们身边无处不在，据统计，全世界已经生产了超过92亿吨塑料。伴随着塑料制品的急剧增加，废塑料的填埋和焚烧对环境产生了严重的污染，因此近些年废塑料的催化降解和再利用已经为学术研究和潜在应用的热点。聚乳酸（PLA）是一种生物降解塑料，广泛应用于一次性餐具、塑料袋等产品，但其生物降解需要特殊的细菌在高温高湿环境下进行，废弃PLA的自然降解率较低。PLA的化学回收是一种可持续的回收方法，主要包括水解、醇解等，其中PLA醇解可生成乳酸甲酯（MLA），MLA不仅是一种环境友好型溶剂，还可用于制备丙交酯，实现循环经济。近年来，已有多种催化剂用于PLA醇解，如离子液体、无机金属盐、季铵盐等，但这些盐类催化剂大多有毒，并且难以分离。固体酸具有环保、易于分离和回收、对仪器无腐蚀性等优点，可以克服离子液体和盐类催化剂的缺点。
研究内容：
浙江大学Ye Boyong等人通过对填充SiO2的UiO-66煅烧和酸化，合成了一种具有高比表面积、酸性位点分布均匀的新型SO42-/ZrO2/SiO2固体酸，并将其应用于废PLA醇解制备MLA。首先通过各种工艺对固体酸的结构和性能进行了表征，然后评估了其在不同条件下的催化性能和稳定性，并与其他固体酸进行比较，最后给出了可能的反应机理。
主要研究结果：
1. 固体酸SO42-/ZrO2/SiO2制备流程。
2. SO42-/ZrO2/SiO2、t-SO42-/ZrO2和SO42-/ZrO2的XRD谱图。
3. （a）UiO-66，（b）SiO2，（c）ZrO2/SiO2和（d）SO42-/ZrO2/SiO2的SEM图像。
4. SO42-/ZrO2/SiO2的（a）TEM图像，（b）EDS谱图。
5. 不同催化剂下，MLA产率随反应时间的变化，反应条件：0.5 g PLA，0.05 g催化剂，10 ml 甲醇，140℃。
6. 不同温度下，MLA产率随反应时间的变化，反应条件0.5 g PLA，0.05 g 催化剂SO42-/ZrO2/SiO2，10 ml 甲醇。
7. SO42-/ZrO2/SiO2催化剂用量对MLA产率的影响，反应条件0.5 g PLA，10 ml 甲醇，140℃，5 h。
8. 循环使用5次，催化剂的催化活性，反应条件0.5 g PLA，0.05g SO42-/ZrO2/SiO2，10 ml 甲醇，140℃，3 h。
9. SO42-/ZrO2/SiO2作催化剂，可能的PLA醇解催化机理。
研究结论：
通过对填充SiO2的UiO-66煅烧和酸化，合成了一种具有高比表面积、酸性位点分布均匀的新型SO42-/ZrO2/SiO2固体酸。合成的固体酸催化剂环保、易于分离回收，对PLA醇解表现出较好的效果。在140℃，5 h内产物MLA的产率可达92.7%，并且循环使用5次后，其活性未发生明显变化。
参考文献：
Alcoholysis of waste PLA-based plastics to methyl lactate over sulfated ZrO2/SiO2 catalyst [J]. Applied Catalysis A: General, 2023.
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.apcata.2022.118936
