全文概要

武汉大学肖湘衡、贺栋和圣地亚哥州立大学的Jing Gu研究团队 开发了一种无共催化剂的CdS光催化系统，可将聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料废弃物高效升级回收为乙酰胺。该系统在可见光驱动下，利用PET水解产物乙二醇（EG）作为碳源，氨水作为氮源，在中性条件下实现C–N偶联反应，选择性生成乙酰胺，同时伴随清洁氢气（H₂）的生成。实验表明，乙醛是关键中间体，可被NH₃捕获生成乙酰胺，而非进一步氧化为乙酸。通过调控EG与NH₃的体积比，乙酰胺与乙酸的比例可高达约32，显示出优异的产物选择性。该系统对实际PET瓶也表现出良好的适用性，乙酰胺产率最高达4.33 mmol g⁻¹。

本文要点

1. 光催化性能： 在无外加共催化剂条件下，CdS可高效催化EG氧化并稳定乙醛中间体；中性条件对C–N偶联至关重要，碱性条件则促进乙酸生成；乙酰胺产率最高达3.68 mmol g⁻¹（模型EG）和4.33 mmol g⁻¹（实际PET瓶）。

2. 反应机理： 通过DFT计算揭示，CHOHCH₃脱氢生成CHOCH₃为速率决定步骤；乙醛中间体与NH₃发生C–N偶联为关键路径；自由基参与反应过程。

3. 系统优势： 无需贵金属助催化剂，产物选择性高（几乎无C₁副产物），系统稳定性良好，可循环使用；同时实现H₂的高效生成。

4. 应用前景： 该策略为塑料废弃物的光催化升级回收提供了新路径，拓展了C–X（X=杂原子）化合物的合成范围，推动塑料循环经济的发展。

文献详情

Hongxing Kang, Jingtong Chai, Xingxu Yan, et al. Photocatalytic Upcycling of Plastic Waste for Selective Acetamide Synthesis by Intercepting Carbon Intermediates, ACS Catal. (2025)

DOI: 10.1021/acscatal.5c03903

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.5c03903