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本报沈阳5月9日电（记者刘勇、王鲁婧）当下，塑料垃圾已严重威胁环境安全和人类健康。日前，中国科学院金属研究所刘岗研究团队在《自然·通讯》上发表科研成果——团队研发出一种可漂浮二氧化钛材料，无需强酸强碱预处理，即可将塑料高效转化为乙醇，为破解“白色污染”难题提供新方案。
该技术能通过光照射半导体光催化材料，把废弃塑料变成有用的化工原料，既能实现固体废物再利用，又能将塑料转化为能源，具有双重环保价值。
二氧化钛是一种常用的半导体光催化材料，在光照下能产生具有塑料分解能力的羟基自由基。这些羟基自由基如同“分子剪刀”，能够精准切断塑料的碳链。“但是，羟基自由基存在明显短板：它们的存活时间仅有亿分之一秒量级，有效作用范围仅在10纳米到100纳米之间。短寿的自由基难以有效抵达塑料制品表面。”该论文通讯作者、中国科学院金属研究所研究员刘岗说，因此人们不得不先用强酸或强碱溶液对塑料进行腐蚀处理，以增强光催化材料与塑料的接触效果，但这一预处理环节消耗了整个降解过程85%的成本。
如何解决这一难题？研究团队创新性地为二氧化钛穿上“水上行走鞋”——在材料表面构建纳米级碳氮疏水层，使其能漂浮在水面上。这种新型可漂浮二氧化钛可以让阳光、氧气、光催化材料和塑料实现零距离接触。此外，新材料通过光生电子还原氧气产生超氧自由基，其寿命长达1毫秒，作用范围较传统羟基自由基扩大万倍，能深入塑料分子内部“拆解”碳链。
据介绍，在不用强酸强碱预处理塑料的情况下，该新材料在光照下分解塑料袋、保鲜膜等常见塑料的效率比传统材料提高了几十到上百倍，且分解废塑料后所得产物中四成为乙醇。刘岗表示，这创造了中性条件下塑料分解效率的新纪录，能显著降低废弃塑料处理成本，为废弃塑料处理提供了新方案。
