日本GS 联盟株式会社成功从废塑料中合成量子点，可用于LED和显示等应用

CINNO Research产业资讯，GS联盟株式会社是一家为构建脱碳、碳中和社会，专注于环境与能源领域尖端技术研发的企业。公司目前正在开发多种产品，其中包括 2023 年诺贝尔化学奖相关的尖端材料 —— 量子点，同时还在研发各类量子点、量子点与树脂的复合材料、量子点与无机材料的复合材料等。

此次，该公司的森良平工学博士成功从废塑料中合成出新的量子点材料。这种量子点在紫外线、黑光灯或短波长蓝光的照射下，会发出长波长的蓝光。

以废塑料为原料合成的碳量子点

随着人口爆炸，地球温暖化、环境污染、森林破坏等环境问题日益严峻，塑料污染也正达到破坏生态系统的毁灭性水平。1950年至2015年，全球共生产约83亿吨塑料，其中约63亿吨已被废弃。2019年全球塑料垃圾总排放量达3.53亿吨，有预测显示，2050年海洋塑料的总重量将超过鱼类，到2060年更是将增至约3倍，超10亿吨。此外，截至2015年，全球回收的塑料中仅约9%被回收利用，其余约79%用于填埋，12%被焚烧处理。若按当前速度发展，预计到2050年累计将产生250亿吨塑料废弃物。

另一方面，被称为微塑料和纳米塑料的超微小塑料碎片危害极大。目前从珠穆朗玛峰峰顶到马里亚纳海沟底部，地球各处都已发现微塑料和纳米塑料的踪迹。这些塑料碎片还会通过空气和食品进入人体，其对健康的不良影响令人担忧。纳米塑料是指塑料在环境中自然分解、变性后形成的微小塑料颗粒，据称大多会通过摄入和呼吸进入人体。近期有研究指出，纳米塑料可能会增加心脏病发作和中风的风险，引发消化系统炎症反应，还可能对免疫反应产生不良影响。

因此，研发可生物降解、能回归土壤和海洋等自然环境并最终分解为水和二氧化碳的生物降解塑料，以及促进塑料回收利用至关重要。

塑料的回收利用方法大致可分为以下3种：

材料回收：将废塑料熔化，再次加工为塑料原料或塑料产品。先对废塑料进行清洗、粉碎后溶解，制成颗粒状，再作为集装箱、长椅、托盘、土木建筑材料、板材等的原料。

化学回收：通过化学分解等方式将废塑料再生为化学原料，多用于气化、液化处理，或作为高炉还原剂、氢气、甲醇、单体等化学原料。

热回收：回收废塑料焚烧时产生的热能，用于发电或作为热源，包括发电、温水利用、热能回收焚烧、水泥原料化、固体燃料化等。

以上是废塑料的主要处理方式。在日本，2024年回收的废塑料中（不含填埋和焚烧部分），热回收占比最高，约为63%（全球以材料回收和化学回收为主，热回收不被视为回收利用），其次是材料回收约25%，化学回收约4%。但回收利用存在成本问题，尤其是材料回收，还面临难以维持再生产品质量和性能等挑战。此外，材料回收是将废塑料直接作为原料生产新产品，因此含有污渍、异物或混合多种树脂的普通废塑料，难以作为再生塑料原料使用，塑料回收利用的普及仍存在诸多课题。

因此，若能将废塑料不经过焚烧和填埋，直接转化为有用的物质或产品，将具有重大价值。在此背景下，GS联盟成功以废塑料为原料合成出量子点。该合成的量子点属于碳量子点，凭借其独特的光学和物理化学特性，有望应用于传感器、生物成像、催化剂、LED、显示、能源产业、农业等领域，公司后续也将推进相关应用的研发工作。

什么是量子点

量子点（Quantum Dot）是一种具有纳米级超微结构的尖端材料，具备遵循量子化学和量子力学规律的光学特性，也是2023年诺贝尔化学奖的相关材料。量子点的直径通常仅为0.5-9纳米，单个量子点包含数十至数千个原子或分子，也被称为人工原子、人工分子。当量子点的材料为半导体时，可通过调节纳米晶体的尺寸来改变带隙，因此具有依赖粒径的独特发光特性。通过改变粒子直径，能够调整发光波长，与固体荧光体相比，其光谱半值宽度更窄、量子效率更高，且可吸收广泛波长的光。

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