科技日報記者 陸成寬
記者7日從中國科學(xué)院金屬研究所獲悉，來自該所等單位的科研人員成功研制可漂浮二氧化鈦材料。該材料可以在光照下分解塑料，在不用酸堿溶液預(yù)處理塑料的情況下，其分解塑料袋、保鮮膜等常見塑料的效率比傳統(tǒng)材料提高了幾十到上百倍，創(chuàng)造了中性條件下塑料分解效率的新紀(jì)錄。更重要的是，該材料分解廢塑料后所得產(chǎn)物中四成為乙醇。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然·通訊》雜志。
塑料廣泛應(yīng)用于包裝、醫(yī)療、航空航天等各領(lǐng)域。然而，目前全世界塑料垃圾總量已達(dá)到64億噸，嚴(yán)重威脅環(huán)境安全和人類健康。如何處理這些廢棄塑料，已成為全球難題。在此背景下，科學(xué)家研發(fā)出光催化分解塑料技術(shù)。該技術(shù)能通過光照射半導(dǎo)體光催化材料，把廢棄塑料變成有用的化工原料。
二氧化鈦是一種常用的半導(dǎo)體光催化材料，在光照下能產(chǎn)生具有塑料分解能力的羥基自由基。這些羥基自由基就像“分子剪刀”，可以剪斷塑料的分子鏈?！暗?，羥基自由基存在明顯短板：它們的存活時間僅有億分之一秒量級，有效作用范圍僅在10—100納米之間。短壽的自由基難以有效抵達(dá)塑料制品表面?！闭撐耐ㄓ嵶髡摺⒅袊茖W(xué)院金屬研究所研究員劉崗說，因此人們不得不先用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液對塑料進(jìn)行腐蝕處理，以增強(qiáng)光催化材料與塑料的接觸效果，但這一預(yù)處理環(huán)節(jié)消耗了整個降解過程85%的成本。
在這項研究中，科研人員突破傳統(tǒng)思路，通過給二氧化鈦披上一層“防水戰(zhàn)甲”，成功讓它漂浮在水面上。相較傳統(tǒng)二氧化鈦，可漂浮二氧化鈦有兩個新功能：一是讓陽光、氧氣、光催化材料和塑料實現(xiàn)零距離接觸，突破了原本光催化材料與塑料間的接觸屏障；二是可以利用壽命更長的超氧自由基，其壽命長達(dá)1毫秒，能充分切斷塑料分子碳鏈。
劉崗表示，新型二氧化鈦改變了以往光催化分解塑料需要先通過強(qiáng)酸強(qiáng)堿預(yù)處理的模式，能顯著降低廢棄塑料處理成本，為廢棄塑料處理提供了新方案。
