北大/大连化物所，Nature！
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研究背景
塑料是现代社会中广泛应用的重要材料，因其性能优异、成本低廉，广泛应用于包装、建筑、汽车、电子及医疗等领域。与传统材料相比，塑料具有重量轻、耐腐蚀、易加工等显著优点。然而，塑料的稳定性和耐久性也导致其难以自然降解，造成环境污染和资源浪费，成为全球面临的重大环境挑战。尤其是塑料废弃物组成复杂且结构多样，给回收利用带来了极大难题。传统的塑料回收多依赖于单一塑料类型的分选和处理，难以应对现实生活中多组分混合塑料废弃物。高能耗、低附加值的处理方式普遍存在，亟需开发高效、绿色且具高附加值的塑料废弃物转化策略。
针对这一挑战，北京大学马丁教授、王蒙副研究员和中科院大连化学物理研究所徐舒涛教授合作在“Nature”期刊上发表了题为“In-line NMR guided orthogonal transformation of real-life plastics”的最新论文。该团队基于不同塑料组分中官能团的反应活性正交性，设计了一种面向产品的正交催化转化策略，实现了复杂混合塑料废弃物的选择性分解和高附加值产品的制备。通过二维1H–13C核磁共振技术精确识别混合塑料中的官能团信息，团队设计了针对性转化路线，将聚苯乙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯和聚丙烯等多种塑料混合物有效分步转化为苯甲酸、乳酸、对苯二甲酸、双酚A、芳香胺盐、丙氨酸及C3–C6烷烃等高价值化学品。
该策略结合多步低能耗预处理与催化转化，实现了从现实生活中回收的20克混合塑料废弃物中提取8种以上分离纯净产品。利用该方法显著提升了塑料废弃物的资源化利用效率，克服了传统回收技术中对塑料种类同质性的依赖，具有广泛的应用前景。此次研究不仅为混合塑料废弃物的科学管理和资源化利用提供了新思路，也为未来塑料循环经济的发展奠定了坚实的技术基础。
研究亮点
（1）实验首次提出基于塑料混合物中不同官能团反应活性正交性的面向产品转化策略，成功实现了复杂混合塑料的选择性分离与高附加值产品制备。通过二维1H–13C FSLG-HETCOR核磁共振技术，准确识别了混合塑料中的功能基团，为后续精准转化提供了分子级别的结构信息。
（2）实验通过设计针对聚苯乙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯及聚丙烯八种塑料组分的正交催化转化路线，分别在多步条件下将混合物转化为多种高价值产品。实验在20克现实塑料混合物样品中，实现了苯甲酸、增塑剂、丙氨酸、乳酸、芳香胺盐、双酚A、对苯二甲酸以及C3–C6烷烃等八种目标产物的分离提取。
图文解读
图 1.混合塑料回收的建议策略
图 2. 样品 1 中各个化学试剂的二维 1H– 13 C FSLG-HETCOR NMR 光谱
图 3.聚合物试剂混合物的正交变换（样品 1）
图 4. 真实塑料混合物的正交变换（样本 2）
结论展望
本文提出并验证了一种基于功能基团反应活性正交性的面向产品转化策略，成功解决了复杂混合塑料废弃物难以高效回收的问题。通过先进的二维固态核磁共振技术，准确识别塑料混合物中的多种官能团，为精准设计催化转化路径提供了坚实基础。该策略巧妙利用不同塑料组分在化学性质和反应活性上的差异，实现选择性转化和分步产出多种高附加值化学品，避免了传统高温高能耗处理产生低价值副产物的弊端。实验结果表明，复杂多样的现实塑料废弃物可被有效拆解并转化为苯甲酸、乳酸、双酚A等有用化学品，体现了该方法的实用性和推广潜力。该研究不仅为塑料废弃物的高效资源化利用提供了创新思路，也为构建绿色循环经济和减少环境污染贡献了科学依据。未来，结合不断发展的分选技术与催化体系，该策略有望引领塑料废弃物回收利用迈入精准、低耗、高效的新阶段。
原文详情：
Zhang, MQ., Zhou, Y., Cao, R. et al. In-line NMR guided orthogonal transformation of real-life plastics. Nature (2025).
https://doi.org/10.1038/s41586-025-09088-7
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