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Encapsulation of Carbon-Nanodots into Metal-Organic Frameworks for Boosting Photocatalytic Upcycling of Polyvinyl Chloride Plastic

聚氯乙烯 Boosting(机器学习) 材料科学 光催化 纳米点 金属 氯化物 化学工程 纳米技术 复合材料 冶金 化学 有机化学 催化作用 计算机科学 工程类 人工智能
作者
Jibo Qin,Yibo Dou,Jianchi Zhou,Tobias Orlander,Henrik Rasmus Andersen,Claus Hélix‐Nielsen,Wenjing Zhang
标识
DOI:10.2139/ssrn.4493998
摘要

Although polyvinyl chloride (PVC) ranks as the third most mass-produced synthetic plastic, the chemical upcycling of non-biodegradable PVC waste remains a significant challenge. Herein, novel carbon nanodots (CDs)-embedded metal-organic framework (MOF) that CDs/Zr-MOF photocatalyst is fabricated for upcycling of PVC. Specifically, the ultra-small-sized CDs (~2.0 nm) are encapsulated into Zr-MOF pores via a mild pyrolysis strategy. The maintained MOF structure facilitates charge/mass transfer and improves the surface-to-volume ratio of active sites of CDs. The CDs/Zr-MOF exhibits high activity for PVC conversion of ~76.5% towards acetic acid with a yield of ~14%. The mechanism investigation indicates the generated •OH radicals can efficiently trigger cleavage of C-Cl/C-C bonds of PVC. Moreover, the reduction of the energy barrier for the hydroxylation reaction as a rate-limiting step contributed to improved PVC conversion performance. This work offers a feasible method for fabricating nanoparticle-embedded MOF-based photocatalysts and provides new insights into the chemical upcycling of plastics.
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