塑料渗透到我们生活的方方面面,产生了大量的垃圾,给生态和谐蒙上了阴影,给环境带来了巨大的挑战。在循环经济的背景下,塑料废物的化学回收和循环利用发挥着至关重要的作用,近年来引起了人们的广泛关注。与焚烧和填埋等传统废物管理方法相比,化学废物回收为解决塑料废物带来的问题提供了有效的解决方案,也提供了一些新的化学品生产途径。例如,聚乙烯的热催化加氢裂化已被探索作为一种产生具有不同碳链长度的烷烃的手段。聚酯是一类与酯基-C(=O)OC-相连的合成塑料,约占塑料市场的三分之一,废弃聚酯的化学回收已经通过各种方法进行了广泛的研究,包括水解、醇解、氨解和氢解。然而,在许多情况下,与聚酯降解的反应性和对目标产品的选择性有关的挑战仍然存在。
二醇,如乙二醇和1,2-丙二醇,是广泛应用于工业生产和日常生活中的重要化学品。二元醇的生产通常涉及复杂的化学过程和高能源成本。因此,探索简单和环保的方法来获取二醇是一个重要而有趣的话题。由于聚酯一般是由二元醇与二羧酸或羟基羧酸等单体的羟基和羧基之间的缩合偶联产生的,因此,如果酯基的羰基选择性氢化成CH
2
-OH
2
0,则可以通过聚酯的氢解生成二元醇。例如,据报道,聚乳酸(PLA)能够在较高温度下氢化成1,2-丙二醇21。然而,由于羧酸和/或其他副产品的形成,从聚酯中获得二醇仍然具有挑战性。因此,能够实现这一目标的催化剂是非常可取的。
近年来,原子分散的金属催化剂因其高原子利用率和独特的配位环境特性而备受关注。将贵金属颗粒缩小到单原子尺寸是提高原子利用效率,最终降低生产成本,增强相关产业可持续性的有效策略。最近,与单金属SA催化剂相比,双金属SA催化剂表现出更强的性能。这种增强可归因于双金属组分之间的相互作用,它优化了金属中心周围的电子分布,并串联提供了多个活性位点,从而导致了最佳的吸附构象和有利的反应能垒。然而,部分未配对的金属SA位点在催化剂中的作用经常被忽视。
在这项工作中,我们报道了Ru和Mo双原子催化剂(DAC),其中Mo诱导形成Ru Sa和O桥接的Ru和Mo双原子。这些具有多个位点的DAC可以在温和条件下(例如160°C, 4 MPa)在水中H
2
存在下协同将各种聚酯转化为相应的二醇。TiO
2
负载Ru和Mo双原子,Ru:Mo摩尔比约为4:1,Ru负载为3.76 wt%,表现出最高的性能,可以实现各种聚酯以100%的选择性回收成相应的二醇。微观表征证实了锐钛矿型TiO
2
负载的Ru和Mo双金属催化剂具有原子分散的Ru和Mo SA位和o桥接的Ru和Mo双原子位的独特结构,以及Ru和Mo原子之间强烈的电子相互作用。Ru位点激活H
2
,为羧基加氢成C-OH提供活性H,而Ru-O-Mo位点仍然是抑制C-OH加氢脱氧的高反应能垒。此外,用过的催化剂在O
2
气氛中加热后可再生,重复使用10次后保持活性不变。