近日，南京林業(yè)大學(xué)蔣劍春院士團隊在Nature Nanotechnology期刊發(fā)表題為“Breaking the yield–selectivity trade-off in polystyrene waste valorization via tandem depolymerization and hydrogenolysis”的研究成果。南京林業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院青年教授、博士生導(dǎo)師王佳為論文第一作者，蔣劍春院士為責(zé)任通訊作者。

該研究創(chuàng)新提出了“熱力學(xué)解耦+氣固過程+二維單原子催化”的集成化技術(shù)思想。通過構(gòu)建雙級氣固相固定床反應(yīng)系統(tǒng)，結(jié)合高選擇性Ru單原子二維催化材料（Ru/Co?O?），采用廢舊聚苯乙烯塑料模型反應(yīng)，成功實現(xiàn)了芳香族化合物的高效選擇性轉(zhuǎn)化。在常壓或低壓氫氣氛下精確控制Csp3–Csp3鍵的斷裂，將聚苯乙烯中的芳香組分高效轉(zhuǎn)化為甲苯平臺分子。通過計算化學(xué)解析發(fā)現(xiàn)，Ru單原子通過Ru–O–Co橋聯(lián)結(jié)構(gòu)調(diào)控電子密度分布，顯著降低乙苯脫烷基反應(yīng)勢壘，并有效抑制甲苯進一步裂解與加氫，實現(xiàn)“斷得準(zhǔn)，停得住”的短流程工藝和高選擇性過程控制。該技術(shù)核心成果正在國內(nèi)企業(yè)進行中試驗證，應(yīng)用于有機固廢定向轉(zhuǎn)化制備高端航空燃料，經(jīng)全生命周期評價和技術(shù)經(jīng)濟分析顯示出良好的經(jīng)濟和生態(tài)效益，有望為包括木質(zhì)素在內(nèi)的有機固廢綠色制備新型低碳航空燃料產(chǎn)業(yè)體系的發(fā)展提供重要的理論依據(jù)和技術(shù)支持。

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https://doi.org/10.1038/s41565-025-02069-x