聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）作為一種重要的熱塑性聚酯，全球年產量已突破7000萬噸，廣泛應用于日常食品包裝和紡織品等領域。然而，在龐大的產量背后，約80%廢棄PET被隨意丟棄或填埋，不僅造成嚴重的環境污染，更導致大量碳資源的浪費。如何實現廢棄PET的循環利用，已成為全球可持續發展亟待突破的關鍵課題。

在現有回收技術中，光重整技術憑借綠色、溫和的特性備受關注。該技術利用清潔無污染的太陽能為驅動力，在常溫常壓下原位生成活性氧化還原物種，推動廢棄塑料的轉化與高值化升級。然而，目前光重整產物多局限于甲酸、乙醇酸等簡單的含氧化合物。

近期，中國科學院理化技術研究所光化學轉換與合成中心陳勇研究員團隊提出以廢棄PET和氨分別作為碳源和氮源，通過光催化C-N偶聯反應制備甲酰胺。為此，研究人員設計了Pt₁Au/TiO₂光催化劑，其中單原子Pt位點能夠選擇性捕獲光生電子，Au納米顆粒捕獲光生空穴，顯著提升光生電子-空穴對的分離與轉移效率，從而增強光催化活性，甲酰胺生成速率達~7.1 mmol g_cat^-1 h^-1。原位紅外和電子順磁共振等實驗揭示了自由基介導的反應路徑：光生空穴同時氧化乙二醇和氨，生成醛類中間體與氨基自由基（·NH₂），二者發生C-N偶聯，最終生成甲酰胺。該工作不僅為廢舊塑料的高值轉化開拓了新途徑，豐富了PET升級產物譜系，也為醫藥和農藥等重要含氮化合物的生產提供了更加綠色、經濟且具有應用前景的合成策略。

相關研究成果以Photocatalytic Formamide Synthesis from Plastic Waste and Ammonia via C-N Bond Construction Under Mild Conditions為題發表在Angew. Chem. Int. Ed期刊上，文章的第一作者為理化所劉福來副研究員，通訊作者為劉福來副研究員和陳勇研究員。研究工作得到了國家自然科學基金委、中國科學院-香港大學新材料聯合實驗室基金等資助項目的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202513991

光重整廢棄PET塑料制備甲酰胺耦合制氫

圖1 聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）水解生成對苯二甲酸和乙二醇；光催化乙二醇氧化升級為含氧化合物（前期工作）以及甲酰胺（本研究工作）。

圖2 光催化劑的結構表征。a）XRD圖譜；b）Raman光譜；c）TEM圖；d)高分辨TEM圖像；e）原子分辨率高角暗場STEM圖像，其中黃色圓圈為單分散的鉑原子；f）Pt L₃邊的XAFS譜；g）Pt L₃邊傅里葉變換的EXAFS譜；h）小波變換EXAFS譜。

圖3 光催化性能測試。a）不同催化劑下的甲酰胺生成速率；b）空白對照實驗；c）氨濃度依賴的甲酰胺生成速率；d）時間依賴的甲酰胺和氫氣生成量；e）Pt₁Au/TiO₂的光催化循環實驗。

圖4 光物理表征。a）UV-DRS光譜；b）TRPL光譜；c）光電流實驗。d-e）原位XPS光譜：d）Au 4f；e）Pt 4f譜帶；f-i）不同條件下在950 nm處監測的TAS光譜的時間衰減曲線f）TiO₂、TiO₂+AgNO₃和Pt₁/TiO₂；g）TiO₂、TiO₂+EG和Au/TiO₂；f）Pt₁/TiO₂、Pt₁/TiO₂+EG和Pt₁Au/TiO₂；g）Au/TiO₂、Au/TiO₂+AgNO₃和Pt₁Au/TiO₂。

圖5 反應機制研究。a）不同自由基清除劑對甲酰胺生成的影響；b-d）原位EPR光譜b）EG+H₂O；c）NH₃+H₂O；d）EG+NH₃+H₂O；e）原位紅外光譜；f)光催化生成甲酰胺和氫氣的反應路徑。

圖6 真實廢棄PET的光催化升級。a）真實PET塑料光催化升級循環過程的示意圖；b）真實塑料的照片及其轉化為甲酰胺和氫氣的速率。