近日，我所低碳催化與工程研究中心（DNL12）徐舒濤研究員與北京大學王蒙研究員、馬丁教授團隊合作，在真實廢塑料混合物的分離與轉化領域取得重要研究進展。
全球塑料垃圾堆積危機威脅著野生動物和生態系統，將塑料廢物轉化為有價值的化學品和燃料的催化過程提供了具有前景的解決方案。然而，由于塑料廢物成分和結構的多樣性，回收現實生活中的廢塑料混合物具有挑戰性。
對廢塑料混合物的組分進行精準識別是有效分離回收的前提。固體核磁共振具有直接研究不可溶樣品的優勢，并能提供詳細的原子級局部結構、分子運動、相互作用和化學環境等信息，是研究聚合物體系不可或缺的手段。
在本工作中，研究團隊創新性地利用同核去耦的異核相關核磁共振方法（1H-13C FSLG-HETCOR NMR），通過優化轉速、接觸時間和同核去耦射頻場強度等參數，以13C標記的酪氨酸鹽酸鹽為標準樣品，結合標準化學品塑料混合制成的模型樣品，實現了在含有PS（聚苯乙烯）、PLA（聚乳酸）、PU（聚氨酯）、PC（聚碳酸酯）、PVC（聚氯乙烯）、PET（聚對苯二甲酸乙二酯）、PE（聚乙烯）和PP（聚丙烯）八種塑料混合物中單一組分的指紋峰識別。所獲得的譜圖具有強度高、間接維分辨率好的特點，可以有效識別塑料混合物中各種官能團并監測其演變。進一步，團隊在真實廢塑料混合物的分離與轉化過程的全程監測證明了該方法的可行性、有效性和普適性。核磁共振技術全程監測了從廢塑料混合物到多種高價值化學品的轉化過程。
本工作通過在廢塑料混合物中識別特征信號的官能團，為廢塑料混合物的分離與轉化研究提供了基礎，使現有的轉化過程整合到一個統一的框架中，為全球塑料污染治理的現實化產業方案提供技術支撐，有望實現更有效和可持續的塑料資源利用，推動當前資源利用實踐的發展。
近年來，徐舒濤等利用（原位）固體核磁在能源催化領域開展了系列研究工作，尤其是結合二維固體核磁共振方法，實現了催化劑活性中心的識別和動態演變以及反應活性中間體的結構解析，為研究能源催化材料及催化反應機理提供了獨特的研究手段（J. Am. Chem. Soc.，2025；J. Am. Chem. Soc.，2025；J. Am. Chem. Soc.，2012；Angew. Chem. Int. Ed.，2025；Angew. Chem. Int. Ed.，2022；Angew. Chem. Int. Ed.，2022；Angew. Chem. Int. Ed.，2021；Angew. Chem. Int. Ed.，2020；Angew. Chem. Int. Ed.，2017；Angew. Chem. Int. Ed.，2013；Chem，2021；ACS Catal.，2020；ACS Catal.，2018）。
相關成果以“In-line NMR guided orthogonal transformation of real-life plastics”為題，于近日發表在《自然》（Nature）上。該工作的共同第一作者是北京大學北京分子科學國家研究中心張梅琦特聘副研究員、我所DNL1201組博士后周易達。該項研究工作得到了國家自然科學基金項目、北京市重點基金、騰訊基金會科學探索獎、新基石研究員項目等資助。（文/圖 周易達、徐舒濤）
