关键词：对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、对二甲苯、对苯二甲酸乙二醇酯（PET）

Selective Consecutive Decarboxylation Enables Skeletal Contraction of Waste PET

JACS，October 10, 2026 

https://doi.org/10.1021/jacs.6c11537

一、研究背景

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是目前全球产量最高的大宗工程塑料之一，其大量消费后产生的废弃PET对生态环境造成了严峻的压力。现有PET化学回收技术，如水解、醇解、氢解等，其产物多为对苯二甲酸（TPA）、对苯二甲酸二甲酯（DMT）等C₈芳香族衍生物，仅实现了聚合物的解聚过程，无法对芳香环骨架进行裁剪与重构，因此产物的价值提升空间较为有限。

在多步连续脱羧反应体系中，存在复杂的竞争反应网络：当体系氢分压不足时，易发生活性相分解、积碳失活等问题；当氢分压过高时，则会诱发芳香环加氢、C–O氢解等副反应，破坏芳香母核结构。因此，如何在连续多步脱羧过程中精准调控反应路径，定向触发芳基-羧基C–C键断裂，同时维持芳香环骨架结构的稳定，是骨架编辑策略亟待解决的核心科学问题。针对上述挑战，本文设计制备了Ru/W₀.₄ZrOₓ多功能催化剂，通过酸性调控与氧空位工程实现了废弃PET向苯的高选择性转化。

二、催化剂设计与反应机理

本研究构建了具备金属-酸性位点-氧空位协同效应的Ru/W₀.₄ZrOₓ催化体系：

1、在ZrO₂载体中引入适量WOₓ物种，可将载体表面的Lewis酸位点转化为Brønsted酸性位点；载体表面的氧空位与WOₓ物种可协同促进羧基的吸附与活化过程；

2、Ru纳米颗粒作为催化体系的加氢活性中心；该催化剂可优先稳定脱羧反应中间体，抑制加氢裂解等副反应，引导两步连续脱羧过程逐级断裂芳基-羧基C–C键，实现C₈→C₇→C₆的芳香骨架收缩。

本研究的反应路径为：废弃PET首先经解聚生成对苯二甲酸，随后经第一步脱羧反应生成苯甲酸中间体，再发生第二步脱羧反应，最终生成目标产物苯。反应体系采用十二烷/水混合溶剂，并通过精准调控H₂分压进一步优化产物选择性，避免芳香环发生过度加氢饱和副反应。

三、主要实验结果

1、催化剂筛选：对比以TiO₂、CeO₂、ZrO₂、分子筛等为载体制备的催化剂，Ru/W₀.₄ZrOₓ展现出最优的催化性能，目标产物苯的收率可达83.3%；

2、工艺参数优化：本研究系统考察了W/Zr比例、反应温度、氢气压力、溶剂配比、反应时间等条件对PET转化率与产物分布的影响，确定了该反应的最优工艺窗口；

3、底物适用性验证：该催化剂可处理多种不同真实来源的废弃PET样品，具备良好的实际应用潜力；

4、反应路径验证：通过反应中间体追踪，证实了PET转化遵循连续两步脱羧的目标反应路径，同时明确了加氢、氢脱氧等竞争副反应的发生机制。

四、结论

本工作开发了基于连续选择性脱羧的PET骨架收缩新路线，突破了传统PET回收技术仅能保留C₈骨架的局限，可直接将废弃PET转化为高附加值的苯产品，实现了塑料分子层面的骨架编辑。Ru/W₀.₄ZrOₓ催化剂依靠酸性位点重构与氧空位工程，实现了多步连续脱羧过程的反应路径调控。技术经济分析与生命周期评估结果表明，该工艺具备良好的产业化应用潜力。本研究提出的催化策略为各类芳香多羧酸底物的骨架精简与高值化转化提供了新的催化剂设计范式，也为废旧聚酯塑料的升级循环开辟了新方向。

免责声明：

1）本文介绍的研究仅代表原作者观点，不代表本平台立场，敬请读者批判性阅读。

2）此文仅供学术交流使用。若存在侵权问题或文献解读疏漏，我们深表歉意，请及时通过公众号留言或联系邮箱告知，我们将在第一时间进行修改或撤稿，感谢您的谅解。

3）除特别说明外，本文版权归芮进特所有，翻版必究。