日本科研团队在塑料回收与清洁能源领域取得突破性进展。东京科学大学与高知工科大学联合研究组开发了一种新型多元素酸硫化物（HEOS）触媒，成功将废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）水解产物——乙二醇，高效转化为高附加值的有机化工原料甲酸。这一成果不仅解决了废塑料高值化难题，还实现了低能耗制氢，为构建循环型化学制造与清洁能源社会提供了双重解决方案。
PET作为全球产量最大的塑料之一，其废弃处理长期面临环境压力。虽然通过水解可得到乙二醇等有用原料，但传统电化学氧化工艺依赖昂贵的铂基催化剂，且能耗极高。研究团队以锰、铁、钴、镍、铜五种元素为基础构建多元素氧化物，并通过室温一步法引入硫元素，成功合成出多元素酸硫化物（HEOS）。该材料在乙二醇电氧化反应中展现出优异性能，甲酸生成的法拉第效率高达84.6%，副产物几乎为零。
更引人注目的是，该反应可作为传统水电解中析氧反应的替代方案，显著降低电池电压。实验数据显示，在相同电流密度下，使用乙二醇体系的电压仅为1.37伏，远低于传统水分解的1.57伏。这意味着在将废塑料转化为化学品的同时，还能节省大量电能用于制氢。此外，该催化剂在1.5伏电压下连续运行20小时后，仍保持初始活性的92%，展现出优异的工业应用潜力。
从机理上看，硫元素的引入稳定了晶格中的氧空位，促使过渡金属维持高价态，形成有利于碳碳键断裂的电子结构。同位素标记与弛豫时间分布分析证实，该体系同时存在晶格氧参与机制与吸附氧机制，硫稳定化的氧空位与多价金属中心协同加速了氢原子转移过程，从而高效切断碳链生成甲酸。这种“变废为宝”与“节能制氢”的双重效应，正是未来绿色化学工业的核心方向。
日本在精细化工与材料科学领域长期保持全球领先地位，尤其在催化剂设计与能源转化技术方面积累了深厚基础。此次成果依托于日本成熟的产学研合作体系，从基础材料合成到反应机理验证均体现了其系统性研发优势。对于中国而言，面对日益严峻的塑料污染与“双碳”目标压力，此类将废弃物资源化与能源低碳化相结合的技术路径具有极高的借鉴价值。
中国企业在推动循环经济过程中，可重点关注此类多金属协同催化体系，探索废塑料高值化利用的新模式。通过引进或合作开发类似触媒技术，结合本土丰富的塑料回收资源与可再生能源优势，有望在甲酸等精细化学品生产与绿氢制备领域形成新的产业增长点，助力实现资源循环与能源转型的双重目标。
