固相光促催化降解聚苯乙烯
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国家自然科学基金资助项目(51573109,51133005)


Solid-Phase Photocatalytic Degradation of Polystyrene
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    摘要:

    以呈锐钛矿型-金红石型混合晶型的纳米二氧化钛(TiO2)为光促催化剂,通过质量损失、热失重、气相色谱(GC)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和凝胶渗透色谱测定,对比分析了聚苯乙烯(PS)和PS与TiO2的共混物(PS/TiO2)经250 W金卤灯光照一定时间后的结构变化。结果表明,PS经光照100 h后结构仍保持稳定,而PS/TiO2经光照40 h后,其中的聚合物即发生分子链断裂(重均相对分子质量由3.2×105下降为2.2×105)、氧化(1H-NMR检测到与C=O相连的H的共振吸收峰),直至分解为CO2和其它小分子化合物(试样质量损失,GC检测到新化合物生成和CO2浓度增加)。固相条件下,TiO2可经光诱导促进PS降解,这将为塑料废弃物的净化提供新的思路。

    Abstract:

    Using titania nanoparticles (TiO2) with anatase-rutile hybrid crystal type as photo-catalyst, the solid-phase photocatalytic degradation of polystyrene (PS) and its blends with TiO2 (PS/TiO2) after irradiating under 250W metal halide lamp were comparably investigated by the measurements of mass loss, TGA, GC, UV-vis, 1H-NMR and GPC. The results show that the pure PS remains stable even after irradiation for 100 h, while, after irradiation for 40 h, PS/TiO2 suffers polymer chain scission (the relative weight average molecular mass decreases from 3.2×105 to 2.2×105), oxidation (the 1H-NMR detects a chemical shift of H belonging to the hydrogen atom connecting with carbonyl groups), and at last mineralization into CO2 and H2O (in PS/TiO2, the more mass loss, the new small molecule compounds and the more CO2 are monitored). The study demonstrates that, in the solid-phase, TiO2 can promote the degradation of PS via light irradiation. This may provides a new idea for the purification of plastic wastes.

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引用本文

谢宗燃,杨明娇,江 龙,淡 宜.固相光促催化降解聚苯乙烯[J].高分子材料科学与工程,2019,35(3):48-52.

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