废PET回收制备Zn-MOF及其在塑料成核与棉织物抗菌中的双重应用

针对废聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）回收效率低、环境污染等问题，研究人员创新性地通过溶剂热法将废PET转化为锌基金属有机框架（Zn-MOF），并验证其作为再生PET（rPET）的高效成核剂（结晶温度提升20oC）及广谱抗菌剂（对S. aureus和E. coli抑菌率>87%）。该研究为塑料循环经济与功能性纺织品开发提供了可持续解决方案。

　　

全球每年产生约7000万吨聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料，其不可降解性导致环境负担日益加剧。传统机械回收会降低材料性能，而化学回收虽能转化废PET为高价值产物，却面临工艺复杂、成本高昂的瓶颈。与此同时，金属有机框架（MOF）因其可调控的孔隙结构和表面活性，在环境与能源领域备受关注，但其合成依赖昂贵的商业配体。如何通过废塑料资源化降低MOF生产成本，并赋予其功能性应用，成为突破循环经济关键难题的潜在路径。

厦门理工学院的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表研究，提出"废料变废为宝"的创新策略：通过一锅溶剂热法将废PET瓶水解产生的对苯二甲酸（TPA）直接转化为锌基MOF（Zn₄O(BDC)₃），产率达85%。该材料兼具塑料改性与抗菌双重功能。技术核心在于：1）废PET机械破碎后碱性水解提取TPA配体；2）以锌 acetate为金属源，DMF/H₂O为溶剂体系进行原位合成；3）通过熔融共混或原位生长分别将Zn-MOF整合至rPET与棉织物。

材料表征
XRD与FTIR证实所得Zn-MOF具有与商业BDC合成材料相同的晶体结构（图2）。SEM显示其呈典型八面体形貌（图3），比表面积达980 m²/g。热重分析显示400^oC以下稳定性良好，满足加工需求。

结晶性能调控
DSC测试表明，添加2 wt% Zn-MOF使rPET结晶温度从178.6^oC升至201.3^oC（图4），结晶速率常数K_a提升3倍。流变学证实复合材料的储能模量（G'）和损耗模量（G"）随MOF含量增加而显著提高（图5），说明分子链运动受限导致结晶能力增强。

抗菌性能
Zn-MOF/rPET对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）的1小时抑菌率分别达87.6%和90.5%（图6）。棉织物负载样品更实现100%杀菌，优于传统银系抗菌剂。机理研究表明，Zn²⁺的持续释放破坏细菌膜电位（图7），且细胞相容性优于Cu²⁺体系。

结论与展望
该研究开创性地构建了"废PET→Zn-MOF→功能材料"的闭环价值链，突破传统回收技术性能劣化的限制。作为成核剂，Zn-MOF通过异相成核效应显著改善rPET加工性能；作为抗菌剂，其锌离子缓释特性为医用纺织品开发提供新思路。未来可通过机器学习优化MOF合成参数，并拓展至其他过渡金属体系。这项工作为塑料污染治理与高值化利用提供了教科书级范例，被审稿人评价为"废物升级的典范之作"。