塑料升级再造的多维机遇与挑战 全球塑料年产量已超过5亿吨，但仅有不足20%的塑料废弃物通过环保方式实现回收。传统回收技术（如机械加工、高温热解）面临高能耗、产物附加值低等瓶颈，尤其针对聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等常见塑料，其化学惰性导致难以高效转化为高价值化学品或材料。在此背景下，如何通过“升级再造”（Upcycling）将塑料废弃物转化为可持续化学品及功能材料，已成为破解环境危机与资源循环利用难题的核心策略。 接力催化：突破传统的新策略 在全球塑料污染持续加剧与传统回收技术受限于效率低、能耗高、产物附加值不足等瓶颈的背景下，近年来“接力催化”策略逐渐成为研究热点。该策略通过多催化剂的协同作用，在温和反应条件下将塑料废弃物高效转化为高附加值化学品或功能材料。其核心创新在于采用分阶段的反应路径设计（如定向断裂聚合物链、精准调控中间体稳定性等），实现对反应中间产物的动态调控，从而显著提升目标产物的选择性并抑制副反应。例如，在塑料降解过程中，前序催化剂优先选择性地断裂聚合物主链，随后后序催化剂定向活化关键中间体，形成“催化接力”效应，系统性解决了传统降解中选择性差、副产物多等核心难题。这一策略不仅为塑料废弃物的高值化利用开辟了新路径，更通过多催化剂协同作用机制，为复杂大分子转化提供了兼具理论指导与技术可行性的创新范式。 核心观点 复旦大学曹勇教授、贺鹤勇教授团队通过系统性综述与总结，全面梳理了现有“接力催化”技术的优劣势，并基于此提出了未来研究方向，为塑料废弃物的高值化利用提供了从理论到实践的完整解决方案。该研究的核心创新在于提出四种接力催化模式（如定向断裂-选择性活化、中间体稳定化-高效转化等），通过分阶段路径设计与多催化剂协同作用，在温和反应条件下将塑料废弃物高效转化为高附加值化学品或功能材料。研究不仅揭示了不同催化模式对聚合物降解路径的调控机制，还通过对比分析明确了各模式在产物选择性、能耗及经济性等方面的差异化优势，为技术优化与产业应用提供了关键依据。
四种接力模式为： Mode 1：直接单体/小分子转化：聚合物 → 单体或小分子（通过单体中间体）。 特点：直接回收化学合成的基本单元（如单体），为新聚合物合成提供原料。 Mode 2：部分解聚中间体转化：聚合物 → 低聚物中间体 → 高附加值小分子。 特点：通过部分降解简化复杂结构，提升转化选择性与产率。 Mode 3：聚合物骨架功能化升级：聚合物 → 功能化高分子（保留聚合物骨架）。 特点：通过改性延长材料寿命，赋予新性能，减少废弃物。 Mode 4：功能化聚合物合成新材料：功能化聚合物 → 新型高分子材料（如金属有机框架）。 特点：以功能化聚合物为前驱体，合成性能更优的材料。 四种模式通过分步催化实现塑料废弃物的“阶梯式升级”：从基础单体回收（Mode 1）、化学品生产（Mode 2），到材料性能提升（Mode 3），最终合成全新高价值材料（Mode 4），系统性覆盖了塑料高值化利用的全链条路径。 技术优势与未来展望 “接力催化”理念的核心在于“分阶段路径设计”，即通过精准调控多催化剂组合与反应步骤，在温和条件下实现塑料的定向转化，显著降低能耗并减少副产物生成，其策略的关键创新在于将复杂降解过程拆解为可控的“催化接力”步骤，例如通过前序催化剂选择性断裂聚合物主链、后序催化剂定向活化关键中间体，从而实现产物结构与组成的精准控制。团队提出的四种接力模式（如定向断裂-选择性活化、主链断裂-官能团化等）在聚烯烃等塑料处理中已展现显著优势，例如“主链断裂-官能团化”模式可将产物选择性提升至80%以上，同时通过对比分析明确了不同模式在产物选择性、能耗及经济性等方面的差异化优势；未来研究将聚焦催化剂动态调控、光/电催化耦合技术开发及混合塑料协同处理工艺，以实现低碳低能耗的催化体系构建，推动塑料回收从“降级循环”向“升级再造”转型，为碳中和目标下的循环经济提供兼具环境效益与经济可行性的系统性解决方案。 论文信息 Relay Catalysis Enabling the Value-Added Upgrading of Plastic Wastes Dr. Kaizhi Wang, Zehui Sun, Ting Yang, Wendi Guo Feifan Gao, Mugeng Chen, Prof. Yongmei Liu, Prof. Heyong He, Prof. Yong Cao 该综述的第一作者为复旦大学博士后王开志，通讯作者为曹勇教授、贺鹤勇教授和刘永梅教授。 ChemCatChem DOI: 10.1002/cctc.202500018
