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导读
近日，大连理工大学化工学院“小分子活化与仿生催化”教育部创新团队实现催化热解CO2基聚碳酸酯到环氧烷烃单体的闭环回收，研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e20220449上，并被选为Hot Paper。
1920年德国化学家赫尔曼·施陶丁格发表《论聚合》一文，标志着高分子化学的诞生。上世纪50年代，齐格勒与纳塔开发出高效烯烃聚合催化剂，以聚烯烃为代表的合成高分子由于性能优异和价格低廉受到广泛应用，彻底地改变了人类的生活方式。进入21世纪，从聚合物到单体的闭环回收成为合成高分子科学的新兴研究领域，获得越来越多的关注，曾连续两年被IUPAC列为化学领域十大新兴技术。
二氧化碳基聚碳酸酯以C1资源为原料，是一类环保、低碳和可降解性高分子材料。然而，绝大多数二氧化碳基聚碳酸酯在降解过程中只能得到热力学稳定的环状碳酸酯，难以重新聚合回到聚合物，能够真正实现闭环回收到单体的例子极其有限。对于研究广泛、易于制备且相对价廉的聚碳酸环己烯酯（PCHC），其具有优秀的拉伸强度，较高的玻璃化转变温度，以及优良的阻隔氧气和水的性能，是一种绿色可持续塑料。如何实现聚碳酸环己烯酯到单体的高效闭环回收，特别是在本体无溶剂和未分拣条件下到单体的循环，是极具挑战性的研究工作。
精细化工国家重点实验室刘野、吕小兵教授一直致力于可循环二氧化碳基聚碳酸酯的应用基础研究，在前期工作基础上（Angew. Chem. Int. Ed. 2017,56, 4862;ACS Catal.2021,11, 8349），利用基于商品化的金属席夫碱CrIII-salen的双组分亲电-亲核催化剂，在140-200oC、催化剂负载为0.1 mol%的条件下，实现了聚碳酸环己烯酯定量解聚为单体的循环过程，活性高达3000 h-1，机理性研究表明此催化解聚经历了反式环状碳酸酯中间体。此外，该催化体系还可用于其他脂环族聚碳酸酯的高效闭环回收，解聚效率与选择性取决于单体结构。
在现实生活中，高分子塑料垃圾往往是多种制品混在一起，无论物理还是化学回收都需要对其进行分拣，尤其是塑料中的存在的助剂会显著影响回收的效率。作者将片状聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET，矿泉水瓶）、高密度聚乙烯（HDPE，瓶盖）、双酚A聚碳酸酯（BPA-PC，光盘）和聚碳酸环己烯酯混合，加入金属催化剂进行本体催化热解，发现只有聚碳酸酯环己烯酯发生选择性热解，环氧环己烷的分离产率高达90%，选择性为99%，实现了二氧化碳基聚碳酸酯的选择性分拣热解，表明聚碳酸环己烯酯完全可以在不影响现有塑料垃圾处理措施的基础上进行选择性高效闭环回收。
以上研究成果以“Efficient and Selective Chemical Recycling of CO2-based Alicyclic Polycarbonates via Catalytic Pyrolysis”为题，发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e20220449上，并被选为Hot Paper。论文的第一作者是大连理工大学化工学院博士生于艳，通讯作者是大连理工大学精细化工国家重点实验室刘野教授和吕小兵教授，该项目得到了科技部重点研发计划（2021YFA1501704）和国家自然科学基金（NSFC, 22071016）的支持。
论文信息：
Efficient and Selective Chemical Recycling of CO2-based Alicyclic Polycarbonates via Catalytic Pyrolysis
Yan Yu, Bang Gao, Ye Liu* and Xiao-Bing Lu*
Angewandte Chemie International Edition 2022, e20220449 (Hot Paper)
DOI: 10.1002/anie.202204492.
来源：大连理工大学化工学院
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