聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为一种重要的热塑性聚酯，全球年产量已突破7000万吨，广泛应用于日常食品包装和纺织品等领域。然而，在庞大的产量背后，约80%废弃PET被随意丢弃或填埋，不仅造成严重的环境污染，更导致大量碳资源的浪费。如何实现废弃PET的循环利用，已成为全球可持续发展亟待突破的关键课题。

在现有回收技术中，光重整技术凭借绿色、温和的特性备受关注。该技术利用清洁无污染的太阳能为驱动力，在常温常压下原位生成活性氧化还原物种，推动废弃塑料的转化与高值化升级。然而，目前光重整产物多局限于甲酸、乙醇酸等简单的含氧化合物。

近期，中国科学院理化技术研究所光化学转换与合成中心陈勇研究员团队提出以废弃PET和氨分别作为碳源和氮源，通过光催化C-N偶联反应制备甲酰胺。为此，研究人员设计了Pt₁Au/TiO₂光催化剂，其中单原子Pt位点能够选择性捕获光生电子，Au纳米颗粒捕获光生空穴，显著提升光生电子-空穴对的分离与转移效率，从而增强光催化活性，甲酰胺生成速率达~7.1 mmol g_cat^-1 h^-1。原位红外和电子顺磁共振等实验揭示了自由基介导的反应路径：光生空穴同时氧化乙二醇和氨，生成醛类中间体与氨基自由基（·NH₂），二者发生C-N偶联，最终生成甲酰胺。该工作不仅为废旧塑料的高值转化开拓了新途径，丰富了PET升级产物谱系，也为医药和农药等重要含氮化合物的生产提供了更加绿色、经济且具有应用前景的合成策略。

相关研究成果以Photocatalytic Formamide Synthesis from Plastic Waste and Ammonia via C-N Bond Construction Under Mild Conditions为题发表在Angew. Chem. Int. Ed期刊上，文章的第一作者为理化所刘福来副研究员，通讯作者为刘福来副研究员和陈勇研究员。研究工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院-香港大学新材料联合实验室基金等资助项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202513991

光重整废弃PET塑料制备甲酰胺耦合制氢

图1 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）水解生成对苯二甲酸和乙二醇；光催化乙二醇氧化升级为含氧化合物（前期工作）以及甲酰胺（本研究工作）。

图2 光催化剂的结构表征。a）XRD图谱；b）Raman光谱；c）TEM图；d)高分辨TEM图像；e）原子分辨率高角暗场STEM图像，其中黄色圆圈为单分散的铂原子；f）Pt L₃边的XAFS谱；g）Pt L₃边傅里叶变换的EXAFS谱；h）小波变换EXAFS谱。

图3 光催化性能测试。a）不同催化剂下的甲酰胺生成速率；b）空白对照实验；c）氨浓度依赖的甲酰胺生成速率；d）时间依赖的甲酰胺和氢气生成量；e）Pt₁Au/TiO₂的光催化循环实验。

图4 光物理表征。a）UV-DRS光谱；b）TRPL光谱；c）光电流实验。d-e）原位XPS光谱：d）Au 4f；e）Pt 4f谱带；f-i）不同条件下在950 nm处监测的TAS光谱的时间衰减曲线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。

图5 反应机制研究。a）不同自由基清除剂对甲酰胺生成的影响；b-d）原位EPR光谱b）EG+H₂O；c）NH₃+H₂O；d）EG+NH₃+H₂O；e）原位红外光谱；f)光催化生成甲酰胺和氢气的反应路径。

图6 真实废弃PET的光催化升级。a）真实PET塑料光催化升级循环过程的示意图；b）真实塑料的照片及其转化为甲酰胺和氢气的速率。