太阳能驱动光重整技术：塑料废弃物共产氢与化学品研究进展
光重整技术利用太阳能常温转化废塑料为氢与化学品，AI成催化剂设计新方向
本文发表于《ENGINEERING Energy》期刊（2025年7月），系统探讨了光重整技术在塑料废物转化中的应用。研究指出，自20世纪50年代工业化以来全球塑料产量呈指数增长，预计2040年将达200亿吨，但约80%废弃塑料最终进入填埋场或自然环境。传统处理方法如焚烧释放有毒气体与温室气体、机械回收导致材料性能劣化且难以处理混合塑料，均存在显著局限。光催化转化技术利用太阳能将塑料废物转化为氢燃料和高价值化学品，为解决塑料污染与能源短缺双重挑战提供了新思路。光重整是光催化转化的核心技术，通过光催化剂驱动反应，在常温常压下实现塑料降解与升级回收，同时产出清洁能源和化工原料。研究详细阐述了反应机制：光催化剂吸收光能激发电子-空穴对，光生电子将质子还原为氢气，空穴氧化塑料分子生成小分子化学品；由于塑料中C-C键和C-H键的断裂能低于水中O-H键，吉布斯自由能变化更低，显著降低了能量壁垒。预处理策略方面，物理法（机械研磨）通过增加比表面积提升效率但能耗高；化学法（酸碱水解）可快速解聚聚酯类塑料但需腐蚀性试剂；生物法（酶解）温和高效但周期长成本高。新兴的光热耦合预处理技术通过太阳能加热与催化协同，有望平衡效率与环保性。光催化剂设计方面，金属氧化物如Pt/TiO2体系可降解PE为乙烷和丙酸但受限于紫外光吸收，Nb2O5和Ga2O3等新材料正在探索中。研究还展望了人工智能在光催化剂开发中的应用前景，为该领域的进一步发展提供了理论基础与实践指导。
在此背景下，光催化转化技术通过利用太阳能能够将塑料废物转化为氢燃料和高价值化学品，为解决塑料污染与能源短缺的双重挑战提供了新思路。光重整作为光催化转化的核心技术， ...
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