塑料污染是人類亟待解決的全球性環境危機，而在各類塑料中，工程塑料的降解回收更是困難重重。5月28日，華東師范大學姜雪峰和趙銀松研究團隊在Nature Sustainability期刊上發表一項研究成果，提出了一種可見光/豐產銅催化的芳基脫砜氯代策略，在常溫常壓空氣兼容條件下，高效突破了聚砜塑料（PSFs）的升級回收。

姜雪峰告訴澎湃新聞記者，這應當是世界上首次實現工程塑料在低能耗、真實場景下的降解回收。讓高分子材料能夠重新回到有價值的單體，就能產生經濟的循環，這對于可持續發展非常重要。

聚砜塑料的化學回收 受訪者供圖

破解工程塑料降解回收難題

隨著高分子塑料的功能不斷提升，它們現在越來越多地被應用在生產生活的方方面面，甚至取代鋼鐵、玻璃等材料。但是在帶來諸多便利的同時，這些塑料使用完后怎么辦？除了焚燒、填埋之外，是否能夠實現更高效更綠色的化學回收？一直以來，這都是一個前瞻性的世界難題。

譬如聚砜塑料（PSFs），其具有優異的化學腐蝕耐受性、高溫高壓承載性（Tg高達230°C）、機械強度抵抗性（抗拉強度達110 MPa）等性能，媲美陶瓷或金屬材料，卻遠遠輕于它們，因此被廣泛應用于醫療、汽車、航空、航天等領域。

據統計，全球PSFs年需求量達100000噸，且呈快速增長趨勢。由于PSFs聚合物主鏈剛性單元具有較高的鍵能，分子鏈內/鏈間相互作用力強，以及復雜的分子鏈構象，其化學回收極具挑戰。與此同時，真實PSFs材料通常還含有多種復合塑料（聚烯烴、聚酯等）和多種必須添加劑（色素、粘合劑、抗氧化劑等），導致降解回收十分復雜，迄今沒有任何方法。

而該項研究給出了一種極具應用意義的“新解”。基于光催化惰性鍵活化及塑料降解研究基礎，研究發展了一種可見光/豐產銅催化的芳基脫砜氯代策略，以廉價易得的氯化銅為光催化劑，氯化鈉/二氯甲烷為氯源，氧氣為綠色氧化劑。通過可見光誘導銅鹽配體發生金屬電荷轉移（LMCT），產生高活性氯自由基，精準斷裂聚砜（PSFs）芳基C(sp2)–SO2鍵，并將其轉化為高附加值的二氯代雙芳基醚單體，收率高達85%。

該策略可降解回收四類二十種商用PSFs樹脂及真實塑料廢棄物（如醫用透析膜、機械外殼、高強奶瓶等），同時實現了克級規模升級降解回收。此外，該策略在混合塑料中展現出良好的PSFs特異性回收，可以突破傳統回收策略對原料純凈度的依賴。通過“精準脫砜氯代—定向升級回收”的創新路徑，為廢棄聚砜復合材料的高效化學回收提供了嶄新的解決方案。

循環經濟的前提是科學循環

2011年回國以后，姜雪峰就一直致力于塑料降解回收的研究，此前也已在多種類型塑料的回收方式上實現技術突破。在他看來，前期的世界科學都在關心“創造”，而鮮有人在意廢棄后的問題。但隨著電池、塑料給生態和生活構成越來越大的危險，科學應當關心可持續發展。他說：“如果只是創造而不能把它恢復原樣，那是不負責任的。”

在他的科研生涯中，早期的研究對象集中在活化模型上，針對理想化的模型通過一些極端條件實現降解回收。但隨著對塑料的結構、層級、活化等認知不斷加強，姜雪峰明白真正的研究價值在于那些真實的、廢舊的塑料。只有實現了低能耗的降解才具有真正的商業價值，不然所謂的科研只能是實驗室里的論文。

此次聚砜塑料降解回收的突破，正體現了三個關鍵詞：低能耗、真實、廢舊。在常溫常壓空氣兼容條件下就能柔和地實現降解，低能耗才有低成本，才有生產應用的價值，并且回收所得的單品還能繼續用于制作復合材料。真實，則是將真實場景中的塑料產品作為對象，它一定是摻雜了發泡劑、粘合劑、穩定劑等多種成分的混合物。廢舊，就是將垃圾場中塑料沾染的水、糖、色素、塵土等考慮在內，而不是一個“理想狀態的白花花的成品”。

在真實廢舊塑料的降解回收上，姜雪峰所做的諸多研究都走在世界前沿。與此同時，相關的研究項目在海南也已有落地試點。姜雪峰表示，每個階段團隊都在突破不同塑料的降解方式，希望最后能夠系統化、體系化地把人類面臨的各種各樣的塑料降解問題一一解決。

“人類創造出高分子是對社會幫助非常大的一件事，但是使用完了以后，我們不能讓它廢棄在這個世界上，而應該讓它全生命周期地循環起來。”姜雪峰說，“人類實現可持續發展需要循環經濟，而循環經濟的本質是要科學先循環起來。”