乳酸单体聚合用氧化镧催化剂的绿色合成：一种用于生产可生物降解塑料的可持续方法

《Canadian Journal of Chemical Engineering》：Green synthesis of lanthanum oxide catalyst for the polymerization of lactide monomer: A sustainable approach for biodegradable plastic production

　　摘要

聚乳酸（PLA）是替代石油基合成材料、转向可生物降解材料的理想选择。然而，其生产过程存在诸多障碍，因为现有的合成方法需要使用有害的有机金属配合物和有毒溶剂，导致绿色塑料的生产方式对环境不友好。为解决这一问题，我们提出利用氧化镧（La2O3）作为高效的多相催化剂，实现无需溶剂的绿色PLA合成。该催化剂框架通过XRD检测晶相结晶度、SEM分析表面形貌，以及BET等温线测定La2O3颗粒的表面积和孔隙率来进行合成与表征。表征结果表明，该催化剂具有较高的活性位点密度和结晶界面。在丙交酯的开环聚合反应中，La2O3展现出优异的催化活性。通过优化温度、时间以及催化剂与单体的比例，我们成功合成了聚合度较高的PLA。该聚合物具有较高的分子量且分子量分布较窄，优于传统过渡金属催化剂所生成的产物。动力学研究显示，聚合反应是通过配位插入机制进行的，这与镧系催化剂的电子结构相符，即La元素能够促使丙交酯发生亲核攻击。活化能测量结果证实，La2O3表面能够降低能量壁垒，从而加速反应同时保持催化剂的结构完整性。La2O3是一种高效且可持续的催化剂，可避免使用有害试剂，使得基于镧的异质结构有望用于工业化PLA生产。未来的研究应探讨此类催化剂在连续流反应器中的可回收性及稳定性，以便实现大规模生物聚合物的生产。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

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2026年5月19日

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2026年5月19日

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