第一作者：宫雪芹博士（山东大学）
通讯作者：郑昭科教授（山东大学）、黄柏标教授（山东大学）
论文DOI:10./j.apcatb..
图文摘要
成果简介
近日，山东大学郑昭科、黄柏标教授在AppliedCatalysisB:Environmental上发表了题为“Photoreformingofplasticwastepoly(ethyleneterephthalate)viain-situderivedCN-CNTs-NiMohybrids”的研究论文(DOI:10./j.apcatb..)，探究了原位衍生的CN-CNTs-NiMo光催化复合材料对废弃塑料聚对苯二甲酸二乙酯(PET)的光重整性能及其机理。研究人员使用NiMo过渡金属辅助催化的方法，开发了一种在氮化碳(CN)上原位衍生碳纳米管(CNTs)的光催化剂应用于光重整塑料，旨在提供一种在碱性反应体系中稳定、高效的光催化剂。通过单颗粒PL荧光光谱和DFT计算证实了原位衍生的CNTs与CN之间存在强烈的π-π相互作用并促进了电子转移，增加了载流子寿命，提高了光催化活性。此外，利用单颗粒PL荧光光谱原位观察到光催化剂与乙二醇之间存在强相互作用，提出了光重整塑料析氢的机理，为合理设计用于光重整塑料的高效光催化剂提供了指导。
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针对目前塑料污染的问题及常规塑料处理方法的高能耗、二次污染严重和降解效率低等问题，本研究合成了一种高效、稳定的光催化材料应用于光重整废弃塑料PET。该材料通过NiMo金属辅助催化的方法，在氮化碳(CN)上原位衍生碳纳米管(CNTs)。该合成方法不但保持了CN的结构，而且原位衍生的CNTs与CN之间强烈的π-π共轭作用促进了电荷分离和载流子转移。该复合材料在碱性环境下具有良好的稳定性，这对于满足实际应用很重要。此外，通过单颗粒PL荧光光谱和DFT计算研究了异质界面电荷传输的路径，揭示了光重整塑料析氢的机理。
引言
光重整废弃塑料是一种新颖的方法，它不仅可以将废弃塑料降解为有价值的化学品，还可以产生高能量密度的氢气燃料。本工作通过NiMo金属辅助催化的方法，在氮化碳(CN)上原位衍生碳纳米管(CNTs)，该光催化剂在光重整塑料中具有高效、稳定的特点。
图文导读
材料表征
Figure2.(a)FTIRspectraandenlargedspectraintherangeof-cm-1ofCN,CN-NMandCN-CNTs-NM.(b)RamanspectraoftheCNTsandCN-CNTs-NM.(c)TGAprofilesofCN,CN-CNTs-NMandCN-CNTs.(d)Diffuse-reflectancespectroscopyofCN,CN-NMandCN-CNTs-NM.(e)EPRspectraofCNandCN-CNTs-NM.材料表征实验证明，原位衍生的CNTs与CN存在强烈的π-π共轭作用。这种作用提高了CN-CNTs-NM复合催化剂的载流子密度和分离效率，促进了电子从CN到CNTs的迁移，这有助于光重整塑料实验的进行。光重整塑料
核磁共振氢谱（1H-NMR）表明，经过碱预处理后的PET含有乙二醇(EG)、对苯二甲酸(TPA)等复杂的小分子。因此，EG可以作为电子供体在光重整过程中被氧化。如图4a所示，光重整PET后的有机分子包括乙二醛和乙醇酸盐，最后加入甲酸沉淀得到对苯二甲酸(TPA)白色粉末(图4b)。光催化实验如图5所示，CN-CNTs-NM表现出最高的光重整PET析氢的活性，约是CN的14倍(图5b)。与比表面积归一化后，CN-CNTs-NM的析氢速率与CN相比提高了近2倍(图5c)。如图5d显示,考虑到碱的成本和环境污染问题，预处理碱液选用5MKOH。在相同条件下进行了聚乳酸(PLA)的光重整，光重整PLA的析氢量高于PET(图5e)。如图5f所示，CN-CNTs-NM在±5nm处的AQY达到0.56%。经历过4个循环实验后(图5h)，析氢量没有明显的减少，表明光催化剂在该体系中具有良好的稳定性。最后，塑料瓶被用于光重整实验(图5i)，证明了光重整塑料的实际应用性。
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