Tandem microplastic degradation and hydrogen production by hierarchical carbon nitride-supported single-atom iron catalysts

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作者
Jingkai Lin,Kunsheng Hu,Yantao Wang,Wenjie Tian,Tony Hall,Xiaoguang Duan,Hongqi Sun,Huayang Zhang,Emiliano Cortés,Shaobin Wang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 8769-8769 被引量:84
标识
DOI:10.1038/s41467-024-53055-1
摘要

Abstract Microplastic pollution, an emerging environmental issue, poses significant threats to aquatic ecosystems and human health. In tackling microplastic pollution and advancing green hydrogen production, this study reveals a tandem catalytic microplastic degradation-hydrogen evolution reaction (MPD-HER) process using hierarchical porous carbon nitride-supported single-atom iron catalysts (FeSA-hCN). Through hydrothermal-assisted Fenton-like reactions, we accomplish near-total ultrahigh-molecular-weight-polyethylene degradation into C 3 -C 20 organics with 64% selectivity of carboxylic acid under neutral pH, a leap beyond current capabilities in efficiency, selectivity, eco-friendliness, and stability over six cycles. The system demonstrates versatility by degrading various daily-use plastics across different aquatic settings. The mixture of FeSA-hCN and plastic degradation products further achieves a hydrogen evolution of 42 μmol h ‒1 under illumination, outperforming most existing plastic photoreforming methods. This tandem MPD-HER process not only provides a scalable and economically feasible strategy to combat plastic pollution but also contributes to the hydrogen economy, with far-reaching implications for global sustainability initiatives.
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