日本九州大学碳中性能源国际研究所(WPI-I2CNER)于2月10日宣布,成功开发出全球首套光触媒系统,能够利用太阳能将二氧化碳(CO2)与废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)同步转化为高价值化学品。这一突破性成果标志着在废弃物资源化与碳减排领域迈出了关键一步。
长期以来,传统的CO2转化或塑料回收技术往往面临单一处理、能耗高以及必须添加化学牺牲剂才能维持反应等瓶颈。而此次九州大学团队独创的“高熵氧化物(HEO)”光触媒系统,巧妙地将CO2与PET设定为互补的反应伙伴:光生电子用于还原CO2,同时产生的空穴则氧化分解塑料,从而构建了一个无需任何牺牲剂的协同氧化还原循环。
该技术的核心在于一种通过高压扭曲工艺合成的新型多组分催化剂BaTiNbTaZnO9。经同步辐射X射线光谱分析证实,其独特的扭曲原子结构能够嵌入不同金属阳离子,不仅实现了可见光的高效吸收和电荷分离,还提供了丰富的CO2吸附位点,驱动复杂的双重反应。实验数据显示,该系统能以超过95%的选择性将CO2转化为一氧化碳,同时将PET分解为甲烷、乙醇酸、乙酸等化工原料及可循环资源。
日本在材料科学领域长期保持全球领先地位,特别是在纳米催化与能源转换技术方面,九州大学等机构的研究往往代表着行业前沿。此次成果不仅展示了日本在应对全球气候变化方面的技术储备,也为解决塑料污染与碳排放双重难题提供了极具潜力的工程化思路。
对于中国从业者而言,这一技术路径提示了“双碳”目标下废弃物协同处理的新方向,未来在光伏催化与塑料化学回收的交叉领域,有望涌现出更多具有自主知识产权的产业化应用。
