Angew. Chem. ：缺锂态钴酸锂自旋重构催化废塑料定向转化二羧酸

随着聚乙烯塑料的大量使用，废弃聚乙烯塑料的不当处置引发了严峻的环境污染和资源浪费问题。新兴的聚乙烯氧化升级回收技术能够在温和反应条件下实现聚乙烯分子链的高效解聚与重构，是一种极具潜力的回收方案。目前，该体系在催化剂构效关系、氧物种作用机制以及产物定向调控等关键问题上仍存在挑战，特别是在金属催化剂的电子态调控与活性氧作用机制研究方面，尚未形成系统性的理论框架，严重制约了该技术的应用发展。

近日，苏州大学张桥团队与中科院苏州纳米所徐盼盼副研究员合作，创新性地开发了基于废旧钴酸锂正极的催化体系，成功实现废弃聚乙烯向高附加值二羧酸的高效转化。该策略通过构建“电池-塑料”协同转化新路径，将两类难处理废弃物转化为高值材料与化学品，为资源循环领域提供了创新性解决方案。

废弃钴酸锂材料作为氧化催化剂具有独特的优势。首先，它不需要额外的工艺处理，直接作为氧化催化剂使用，其表面本征的钴活性位点无需复杂再生处理即可保持催化活性，大幅降低工艺能耗。其次，废弃的钴酸锂通常为缺锂状态，理论计算揭示了Li缺陷能稳定Co³⁺的高自旋状态，从而大幅度提升其活化氧气的能力。

同时，电子顺磁共振证实缺锂材料更易活化O₂产生¹O₂，其原因在于高自旋钴物种更容易与O₂发生π-供体相互作用。原位实验表明，聚乙烯向羧酸的转化过程存在一个明显的诱导期，这可能是由于链引发步骤的动力学较慢所致。在诱导期内，催化剂表面活性位点逐渐被激活，同时反应体系中¹O₂的浓度逐步积累，为后续的氧化反应提供了必要的条件。

在该工作中，作者开发了聚乙烯塑料固废与废钴酸锂协同增值转化的绿色协同催化策略。通过钴酸锂电子结构定向调控，首次阐明过渡金属自旋态演变与聚乙烯选择性氧化的动态构-效关联，为发展闭环式资源再生技术提供了新范式。

论文信息

Synergistic Co-Recycling: Selective Oxidation of Polyethylene to Dicarboxylic Acids over Spent LiCoO2 Cathodes

Shengming Li, Qianyue Feng, Qingye Li, Yeping Xie, Panpan Xu, Zhao Wang, Qiming Sun, Muhan Cao, Qiao Zhang, Jinxing Chen

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202501509