通过截获碳中间体，利用光催化方法对塑料废物进行升级转化以选择性合成乙酰胺

《ACS Catalysis》：Photocatalytic Upcycling of Plastic Waste for Selective Acetamide Synthesis by Intercepting Carbon Intermediates

太阳能驱动光催化升级PET塑料为醋酰胺，无 cocatalyst条件下，PET单体和乙二醇（EG）经乙醛中间体选择性氧化为乙酸，NH3存在时乙醛通过C–N键耦合生成醋酰胺（产率3.68 mmol/g），中性条件促进该反应，DFT计算表明羟基去氢化为羰基为速率控制步骤，PET瓶实际应用产率达4.33 mmol/g，优化后醋酰胺/乙酸选择性达32:1，为循环经济提供创新碳资源利用方案。

　　

利用太阳能，通过形成C–X键将塑料废物光催化升级为高附加值产品，为将塑料废物重新纳入利用循环提供了一种创新方法。在这项研究中，我们引入了一种无助催化剂的CdS光催化系统，能够有效将聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料废物升级为乙酰胺。这种选择性地将塑料废物转化为乙酰胺的方法不仅为乙酰胺的合成提供了有前景的途径，也促进了循环塑料经济的发展。在没有氮源的情况下，PET单体乙二醇（EG）可以通过乙醛中间体被选择性氧化为含C₂的乙酸。当存在氨（NH₃）时，乙醛中间体会被NH₃亲核试剂捕获，从而生成乙酰胺（产率高达3.68 mmol g^–1），作为C–N偶联产物。一系列对照实验表明，中性条件对于促进EG单体与NH₃之间的C–N偶联至关重要。此外，通过密度泛函理论（DFT）计算研究了潜在的反应路径，发现*CHOHCH₂脱氢为*CHOCH₂是决定反应速率的步骤。该策略同样适用于实际中的PET废物，以PET瓶为原料时，可以实现高效的乙酰胺合成（产率高达4.33 mmol g^–1）。通过优化PET衍生的EG与NH₃·H₂O的体积比，C₂产物（乙酰胺与乙酸）的比例可高达约32:1，突显了该光催化系统的卓越选择性。这种塑料废物的光催化转化，结合C–N键的形成以生产目标有机氮化合物，为从塑料废物中有效利用碳资源开辟了新途径。