聚酯塑料因其優(yōu)異的耐化學性和熱穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于包裝、紡織和交通運輸?shù)阮I(lǐng)域，其中聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）的市場占比超過40%。然而，當前PET塑料的回收處理面臨嚴峻挑戰(zhàn)：約80%的廢棄PET被填埋或直接排入自然環(huán)境，僅有約20%通過機械回收方式處理，但物理回收方式往往導致材料的光學和力學性能顯著劣化。為突破這一瓶頸，近年來研究者提出了基于電化學氧化的升級回收策略，將PET水解產(chǎn)物乙二醇在陽極轉(zhuǎn)化為高附加值乙醇酸，為實現(xiàn)PET的高值化利用提供了新思路。然而，該工藝存在固有局限性：陽極乙二醇氧化反應(yīng)必須與陰極析氫反應(yīng)配對進行，后者產(chǎn)物（氫氣）的經(jīng)濟價值偏低，影響了整體工藝的經(jīng)濟可行性。與此同時，雖然生物質(zhì)衍生的草酸可通過陰極電還原生成乙醇酸，但傳統(tǒng)工藝中該反應(yīng)需與動力學過程受限且低經(jīng)濟價值的析氧反應(yīng)耦合，嚴重制約了其工業(yè)化應(yīng)用潛力。

針對上述問題，我校邱博誠教授研究團隊創(chuàng)新性地設(shè)計了一種配對電解系統(tǒng)，通過協(xié)同耦合陽極乙二醇氧化與陰極草酸還原反應(yīng)，實現(xiàn)了在陰陽兩極同時合成高價值化學品乙醇酸，為資源循環(huán)利用提供了新的解決方案。該研究工作以“Concurrent Production of Glycolic Acid via Anode Valorization of Plastic Paired with Cathode Upcycling of Biomass Derivative”為題，發(fā)表在化學類頂級期刊《Angewandte Chemie International Edition》。

本研究提出了一種配對電解工藝概念，通過陽極塑料衍生乙二醇氧化與陰極生物質(zhì)衍生草酸還原耦合以實現(xiàn)高附加值化學品乙醇酸的聯(lián)產(chǎn)。該工藝通過開發(fā)具有強CO耐受性的PdBi合金陽極和溫度響應(yīng)型TiO?陰極得以實現(xiàn)，通過理論計算與實驗研究闡明了其作用機制：合金化策略使Pd的d帶中心下移，削弱了毒化物種在活性位點的過度鍵合，顯著提升乙二醇氧化生成乙醇酸反應(yīng)的活性與穩(wěn)定性。同時，TiO?陰極通過溫度調(diào)控（70°C）抑制了中間體乙醛酸的解吸，促進其深度還原為乙醇酸。在70?°C下構(gòu)建的雙電極體系中，該配對系統(tǒng)實現(xiàn)了乙醇酸總法拉第效率達182%。本研究為塑料和生物質(zhì)廢棄物的協(xié)同高值化轉(zhuǎn)化提供了高效、低耗的新策略。

該研究以南京農(nóng)業(yè)大學博士研究生康賽蕾、碩士研究生袁文芳、都柏林圣三一大學郭旭耘博士為共同第一作者，南京農(nóng)業(yè)大學邱博誠教授，松山湖材料實驗室蔡樂娟副研究員，南京工程學院張宇講師為論文共同通訊作者。都柏林圣三一大學Valeria Nicolosi教授，中科院深圳先進技術(shù)研究院商健副研究員參與了本項研究。研究得到了國家自然科學基金項目、重點實驗室開放課題、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費等項目資助。

全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202504993.