【分析】朱成周课题组JACS：羟基溢流助力混合塑料分析- 大数跨境

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2024-12-30

导读：华中师范大学朱成周教授课题组联合北京大学郭少军教授团队报道了一种双位点催化剂FeSe/NC中的羟基溢流现象，并据此成功建立了混合塑料分析试剂盒。

限制混合塑料废弃物大规模处理的一个重要原因是其复杂未知的组分，因此亟需一种能够现场分析塑料成分的策略来引导选择合适有效废塑料后续处理措施。其中，基于纳米催化剂的分析试剂盒能够广泛适用于各种现场分析场景之中。但由于塑料的化学惰性，目前仍缺乏适用的纳米催化剂以构筑塑料分析试剂盒。近日，华中师范大学朱成周教授课题组联合北京大学郭少军教授团队报道了一种双位点催化剂FeSe/NC中的羟基溢流现象，并据此成功建立了混合塑料分析试剂盒。

塑料垃圾是严重危害人类健康和环境的一个全球性问题。截止2019年，累计塑料产量已达到94.9亿吨，而其中一半以上最终被丢弃。在经历了全球新冠病毒流行之后，大量消耗的口罩和手套等塑料防护装备将使得废弃塑料大幅增加。目前，研究者针对不同的塑料类型已经提出了多种不同的处置措施，能够实现废弃塑料的回收或者升级。然而，废弃塑料往往包含多种聚合物，且含量不确定。此外，多种添加剂和污染物的存在也会使得处理更加复杂。为了选择合适的处理策略以控制成本并提高效率，混合塑料废弃物的分析尤为重要。目前塑料的分析方法常依赖于肉眼观测其物理化学现象，例如外观、浮选行为和燃烧现象。这种方法易于执行，但难以得到量化结果。而一些精密仪器虽然能够得到较为准确的结果，但难以灵活应对塑料分析广泛的需求和多变的应用场景。因此，亟需能够实现混合塑料废弃物即时现场的新型分析策略。

基于纳米催化剂的检测技术由于具有响应迅速、操作简易和适用性广等优势十分适配塑料检测的应用场景。然而，塑料通常表现出较高的耐受力，这使得催化剂的设计成为了巨大挑战。塑料的一个值得注意的特点是老化现象，通常是在光、热和氧化剂刺激下产生的活性自由基所引起的。因此，基于自由基相关催化设计催化剂具有可行性，但寻找识别特定塑料所需的指纹仍然是一个巨大的挑战。

本文基于一种Fe-Se双位点催化剂揭示了类过氧化物酶活性表达中的羟基溢流效应，并证明其能够作为识别塑料的“指纹”。据此，基于羟基溢流现象的混合塑料分析试剂盒原型HSAK成功被构建。其中羟基溢流所引起的活性变化用于塑料的定性和定量分析，而未发生溢流的活性羟基则用于干扰物的鉴定。该方法无需复杂的前处理过程且具有较高的准确性，能够为后续的塑料废弃物处理提供技术指导。这些发现填补了混合塑料即时检测的空白，为解决全球塑料处理和推动可持续发展提供了助力。

这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上，文章的第一作者是华中师范大学大学博士研究生吴俣和姜文轩。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Hydroxyl Spillover in Fe-Se Dual-Site Catalysts for Mixed Plastics Assay

Yu Wu,^1,‡ Wenxuan Jiang,^1,‡ Weiqing Xu,¹ Fan Lv,² Shaojia Song,³ Liuyong Hu,⁴ Canglong Wang,⁵ Lirong Zheng,⁶Wenling Gu,¹ Riguang Zhang,³Shaojun Guo,^2,* Chengzhou Zhu^1,*

J. Am. Chem. Soc., 2024, DOI: 10.1021/jacs.4c16655

导师介绍

朱成周

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