Unlocking High‐Concentration PET Upcycling via Site‐Decoupled Copper Catalysis

解聚 催化作用 氧化还原 对苯二甲酸 乙烯 吸附 材料科学 化学工程 解耦(概率) 乙二醇 化学 光化学 高分子化学 无机化学 有机化学 工程类 控制工程 聚酯纤维
作者
Chuan Gang,Jingqing Tian,Bing Ma,Chen Zhao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (48): e202516357-e202516357 被引量:1
标识
DOI:10.1002/anie.202516357
摘要

Upcycling polyethylene terephthalate (PET) plastic waste on islands into valuable fuels represents a promising strategy for carbon resource utilization and circular economy development; however, this approach faces critical challenges, including low processing concentrations (currently CPET < 1.5 wt%) and fast catalyst deactivation under high-temperature redox conditions. Herein, we report a site-decoupled copper catalyst (Cu/MgAlGaZnOx) that unlocks quantitative conversion of PET to p-xylene (PX) at unprecedented concentrations (15.1 wt%), achieving a record PX formation rate of 10.1 mmo l PX g Cu - 1 h - 1 ${\mathrm{mmo}}{{\mathrm{l}}_{{\mathrm{PX}}}}{\mathrm{\;g}}_{{\mathrm{Cu}}}^{-1} {{\mathrm{h}}^{-1}}$ -7.8-fold higher than prior CuNa/SiO2 systems. In situ spectroscopy reveals that ethylene glycol (EG) fragment oxidation during depolymerization reduces Cu+ species in conventional catalysts, triggering rapid deactivation. By contrast, oxygen vacancies (Ov) in the GaZnOx support adsorb methanolysis intermediates, spatially segregating depolymerization (GaZnOx) from hydrodeoxygenation (Cu/MgAlOx). This decoupling stabilizes active Cu⁺/Cu0─Ov sites, enabling sustained operation at high PET concentrations. Our work establishes site decoupling as a general strategy for stabilizing redox catalysts in polymer upcycling under demanding environments.
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