一种新型催化剂可以生产由可再生材料制成的可生物降解塑料——有望成为石油基塑料的替代品。

塑料生产规模庞大，其废弃处理也造成了严重的环境后果，这凸显了地球目前“获取、制造、丢弃”的资源利用模式的承载能力有限。源自可再生资源的生物降解塑料提供了一种颇具吸引力的替代方案，但其价格和性能目前仍无法与石油基塑料相媲美。

与许多化学反应一样，生产可生物降解聚酯也需要催化剂的辅助——催化剂是一类特殊的化学物质，可以提高反应速率或帮助反应克服能量障碍。用于生产可生物降解塑料的标准催化剂是金属基催化剂，它们难以或成本高昂地从最终材料中去除，而且不会在环境中降解。

由斯坦福大学的罗伯特·韦茅斯和 IBM 研究院的詹姆斯·亨德里克领导的研究小组提出了一种由常见有机化合物制成的替代催化剂。

研究人员通过硫脲与金属醇盐的常见化学成分反应，制备了这种催化剂。所得催化剂反应速度快、选择性高，这意味着它能高效加速和促进反应，并且不会改变所得聚合物的形状或性质。

“许多催化剂要么反应速度快，要么选择性高，而这些催化剂两者兼备，”化学教授韦茅斯说。“它们制备简单，使用方便，任何具备基本化学知识的人都能轻松上手。”

韦茅斯表示，除了降低成本和环境影响外，这种新型催化剂设计还具有高度可调性，可用于生产多种适用于不同用途的塑料。该技术可以生产聚乳酸，这是一种商业化的可堆肥可生物降解聚酯，广泛应用于一次性塑料制品，例如餐具、杯子、盘子和叉子。它还可用于医疗领域，例如可吸收缝合线、植入物和支架，以及生物医学植入物和药物输送材料。此外，食品包装和无纺布等日常用品也有可能被应用。

研究人员表示，尽管这些成果基于十年的研究，但这仅仅是第一步。由于这项技术相对简单，且催化剂易于改进，这些进展有望催生出新型且用途广泛的催化剂，以及新型且实用的可生物降解塑料，其应用范围远超本研究的成果。

“我们的催化剂设计简单通用，不仅可以用于聚合反应，还可以用于多种有机反应，”进行实验工作的斯坦福大学研究生张祥义说。

部分资金来自美国国家科学基金会。该研究成果发表于…… 化学性质.

来源: 斯坦福大学

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