ACS Macro Letters | Viewpoint：离子液体介导的聚合物深度回收和升级回收

以下文章来源于ACS材料X ，作者ACS Publications

英文原题：Ionic-Liquid-Mediated Deconstruction of Polymers for Advanced Recycling and Upcycling

作者：Ty Christoff-Tempesta, Thomas H. Epps III*, 特拉华大学

背景介绍

由于低成本和广泛应用等特性，塑料在现代社会中无处不在。然而，由于缺乏适当的社会基础设施和系统，废弃塑料的管理已经成为了一个巨大负担。迄今为止，大多数塑料垃圾都被填埋、焚烧或者直接泄露到自然环境中，它们可以以微塑料 或者其他形式存在多年，造成了严重的环境污染。此外，塑料原料对化石资源的依赖，以及塑料合成和加工的能源成本等等，进一步引发了人们对废弃塑料回收和再利用方法的研究兴趣。

离子液体（ILs）通常被定义为由熔点低于100 ℃ 且由离子组成的化学物质，具有独特的物理化学性质，有望克服溶剂化学回收方法中的一些障碍。相较于传统溶剂，离子液体通常更为稳定（具有更高的沸点和分解温度），且能够高效地溶解大量聚合物和非聚合物物质。值得强调的是，通过对离子液体的分子设计，可以赋予其催化特性，从而促进聚合物的降解过程。本文将探讨离子液体在聚合物化学降解和回收中的相关应用，以揭示该方向的机遇与挑战。

文章亮点

近日，特拉华大学Thomas H. Epps, III教授在ACS Macro Letters上发表了一篇观点文章，介绍了离子液体介导的降解方法在实现聚合物深度回收和升级回收方面的应用。离子液体的物理化学性能受其化学结构的影响，例如氢键、酸碱性、烷基链长度、电荷密度和分布、以及离子对的选择等。这些特性使得离子液体具备可调节的催化活性、可设计的化学功能、低粘度、低蒸汽压、良好的热稳定性和优异的溶解性等优点。这些独特的物理化学性质使得离子液体能够在较低温度下降解聚合物，并且最大限度地减少不必要的副反应，如图1所示。

本文通过探讨离子化学与降解热力学、动力学之间的相互关系，阐述了离子液体在化学回收中作为催化剂和介质的应用。同时，特别关注了离子液体回收和产物回收之间的相互作用。此外，文章还介绍了离子液体介导的聚合物降解所带来的潜在环境效益，包括减少了挥发性化学物质的释放、降低了能源需求和毒性物质的存在，从而实现了可持续发展的目标。

图1. 化学设计赋予离子液体所需的物理化学性质并且影响了聚合物降解性能

总结/展望

这种自下而上的化学设计可以定制离子液体的物理化学性质，从而控制了聚合物降解的产率、动力学、共催化性质、以及离子液体的回收性能等。与现有的其他策略相比，离子液体可以在更低的能源需求下实现有效的聚合物降解。然而，为了促进离子液体在化学回收中的广泛应用，还需解决泄露和热分解对自然环境影响的紧迫挑战。总的来说，基于离子液体介导的聚合物降解有望成为推动聚合物循环经济发展的关键支柱之一，为可持续发展做出重要贡献。

通讯作者信息：

Thomas H. Epps,III博士

Thomas H. Epps III博士，现任美国特拉华大学生物医学工程副教授，研究兴趣包括生物基原料的纳米结构软物质，聚合物薄膜和涂层的纳米模板，基于聚合物材料的离子传导膜（电池和燃料电池），聚合物/MOF复合材料，以及用于靶向药物输送和基因治疗的纳米组装体。他是《ACS Applied Polymer Materials》、《Molecular Systems Design & Engineering》以及《Journal of Polymer Science》期刊编委。目前，他已经在国际期刊上发表了141篇文章。

本文由复旦大学高分子科学系潘翔城课题组徐超然博士供稿。

转自：“ACS美国化学会”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！