中山大学胡鹏教授课题组开发了一种以简单铁盐作为光催化剂的反应体系，使用氧气作为氧化剂对取代苯的多个C-H键和C-C键进行氧化裂解，实现了聚苯乙烯和苯乙烯共聚物的高效降解，选择性地生成了苯甲酸。即使在无溶剂的自然光照条件下，该催化体系也可以成功地降解聚苯乙烯。
由于安全、稳定，以及良好的可塑性，高聚物应用极其广泛，现在以及可预见的未来都是日常生活中不可缺少的一部分。但是同时由于特殊的高分子结构和化学惰性，造成高聚物及其制品溶解度低、难以回收处理、自然降解速率慢，成为日益严重的环境污染源头。这一点对于日常大量使用的聚合物，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS) 等，尤其严重。其中聚苯乙烯作为一种常见的塑料，可用于制作泡沫、硬质杯子等各种功能材料，但由于所含的化学键较难断裂，聚苯乙烯的降解很困难，已报道的化学转化条件苛刻，选择性低。因此，在温和、绿色的条件下，开发一种高效的针对聚苯乙烯的化学转化方法，对于废弃物质的二次利用和降低环境污染都具有积极意义。 实现聚苯乙烯的降解需要对聚苯乙烯进行高效的sp3 C-H键和sp3 C-C键断裂。最近一些光催化反应通过生成烷氧基自由基中间体，可以发生临近位置的sp3 C-C键断裂。受此启发，中山大学胡鹏教授课题组考虑可以直接在氧气氛围下，通过光氧化产生烷氧基自由基，经过多步C-H键C-C键氧化断裂，直接实现聚苯乙烯的降解。研究首先从小分子烷基取代苯的氧化断键入手，发现在可见光光照下，使用简单铁盐催化即可高效得到选择性的断键氧化产物苯甲酸，氯化亚铁表现最好。同样的催化体系扩展到商业聚苯乙烯，发现仅需6小时即可实现聚苯乙烯的完全降解，在延长反应时间后，可以得到较高产率的苯甲酸，从而实现了聚苯乙烯的选择性绿色降解。此外，不同分子量的聚苯乙烯、不同种类苯乙烯共聚物也可以顺利的降解。尤其值得一提的是，废弃的泡沫和塑料杯可以得到和聚苯乙烯类似的反应表现。 为了进一步展示该反应体系的潜在适用性，研究人员将聚苯乙烯与催化量氯化亚铁溶解混合均匀，之后去掉溶剂制成薄膜，分别置于自然环境和LED灯下照射，发现都能被显著催化降解。此结果说明掺杂了铁盐的塑料薄膜可以在自然环境实现氧化降解，为发展新型的可降解塑料、解决塑料环境污染的问题提供一种全新的思路。 论文信息： Selective Degradation of Styrene-Related Plastics Catalyzed by Iron under Visible Light Miao Wang,Jinglan Wen,Yahao Huang,Prof. Peng Hu ChemSusChem DOI: 10.1002/cssc.202101762
