在陽光照射下，堆積的廢棄塑料或可搖身一變成為“氫氣工廠”，持續分解塑料並產生氫氣。近期，韓國首爾大學研究團隊研發出一種從塑料廢棄物中持續生產氫氣的方法。它通過一種新型的結構反應器，利用納米復合材料包裹光催化劑，顯著提升催化活性和穩定性，從而達到持續降解的目的。

　　“傳統的塑料降解回收需要300攝氏度以上高溫高壓環境，能耗高、碳排放嚴重。光催化降解塑料的優勢在於，僅需自然光照即可穩定運行，無需額外能量輸入。全球多地的廣袤荒漠光照充足、氣溫高，若能應用這一技術將廢塑料轉化為清潔氫氣，將為氫能源產業發展注入新的動力。”該研究通訊作者、首爾大學化學與生物工程學院教授金大亨在接受本報記者採訪時表示。

　　塑料的化學性質穩定，這也導致其自然降解緩慢。作為化學反應的“加速器”，催化劑可加速塑料降解，使其分解為可回收利用的基礎化學物質。其中，光催化降解產氫技術是利用太陽光驅動化學反應。具體來講，先用強鹼性溶液浸泡聚酯（PET）塑料，使其分子鏈中的酯鍵斷裂，解聚成含有對苯二甲酸鹽和乙二醇的塑料溶液。然后，將半導體光催化劑混合在溶液中，在太陽光照射下，光催化劑吸收能量，驅動塑料解聚產物與水發生重整反應，對苯二甲酸、乙二醇和水分子中的氫轉化為氫氣，碳成分則被氧化為二氧化碳。不過，鹼性溶液對催化劑有腐蝕作用，會降低催化劑壽命、影響催化產氫效率，導致這一技術難以大規模應用，成為業內所面臨的難題之一。

　　此次韓國技術團隊創新性地設計出一種結構反應器，使用納米復合材料包裹光催化劑。這一材料具有較好的疏水性，就像給催化劑穿上了“防護服”，避免了催化劑直接與鹼性溶液接觸，使其不會被腐蝕。同時，穿上“防護服”的催化劑可以像荷葉一樣漂浮在溶液表面，鹼性溶液中分解產生的小分子會擴散至結構反應器中，在太陽光照射下，被保護良好的催化媒介會將塑料重整為氫氣。這一創新設計使得產氫效率較此前同類光催化系統提升約3—5倍，實驗中最高每平方米每日可產生0.906升氫氣，並可穩定工作60天以上。金大亨表示：“這種結構設計有效規避了催化劑浸出、氣體分離效率低下及逆反應等常見問題，提高了催化劑活性和穩定性，可將PET等塑料轉化為乙二醇和對苯二甲酸等高價值化學品，並產生清潔氫氣。”

　　中國科學院理化技術研究所研究員馬望京對本報記者表示：“光催化技術以太陽能為驅動力，具有反應條件溫和、適用場景靈活等優勢，尤其適合戶外大規模塑料垃圾的分布式處理。此次韓國技術團隊突破了傳統光催化技術面臨的穩定性差、產氫速率低、系統能耗高等技術瓶頸，未來如實現規模化應用，有望為全球塑料污染治理和綠氫生產提供新范式。”

　　不過，目前該技術主要用於分解PET塑料，實驗中對聚乳酸（PLA）塑料也具有較好的分解效果，但尚無法分解聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）等全球使用量較大的塑料。金大亨表示，未來亟須進一步開發可有效分解PE和PP塑料的高性能催化劑，使更多塑料在低碳低溫條件下實現高效分解。

　　馬望京介紹，當前塑料催化分解技術多局限於處理單一類型廢塑料，對於現實中廢塑料種類混雜、較難有效分離的問題還無法很好解決。因而，未來的研究重點和難點不僅要提高催化反應效率、降低反應能耗、增強技術經濟性，還需提升對混雜塑料的綜合處理能力。

　　《 人民日報 》（ 2025年09月26日 16 版）

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