《Adv. funct. Mater.》：铂单原子/聚酰亚胺复合析氢催化剂晶相调控Pd-S纳米片气凝胶用于废塑料电催化升级

Phase-controlled Pd-S Nanosheet Aerogels for Electrocatalytic Upgrading of Waste Plastics

Liheng Guan, Zhen Huang, Ting Zhu*, Zhenyu Wang, Wei-Hsiang Huang*, Chun-Chi Chang, Min-Hsin Yeh, Silvio Osella, Nan Zhang*, Tianxi Liu*

Adv. Funct. Mater. 2025, DOI: 10.1002/adfm.202500254

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是日常包装和纺织应用中最常用的塑料之一。目前，只有不到20%的废PET被回收利用，主要依靠机械法或热解法，存在利用率低、反应条件苛刻的问题。乙二醇（EG）是PET降解产物之一，可通过电化学氧化进一步转化为高价值化学品，这为提高废弃物的回收率提供了一条潜在的途径。近年来，钯（Pd）基纳米材料已成为电催化EG的有效催化剂，而在乙二醇氧化反应（EGOR）中存在着高成本、易受一氧化碳（CO）毒化而失活以及选择性差等挑战。因此，合理设计并开发新型Pd基EGOR电催化剂对提升PET转换效率十分重要，但仍是一个巨大挑战。

基于此，江南大学化学与材料工程学院刘天西课题组采用种子介导法，首次开发了新型钯-硫纳米片气凝胶（Pd-S NAs），并通过调控元素比例，实现了其从非晶相到有序相的连续性调控，旨在增强电催化废聚合物衍生EGOR。值得注意的是，得益于有序的原子排列，具有Pd₄S相的Pd₃S NAs具有优越的EGOR电催化性能，超过了S掺杂Pd NAs（Pd₉S NAs）和非晶Pd₁S NAs。密度泛函理论计算表明，相结构差异是调控Pd-S NAs性能的关键因素，其中有序相结构作为本征决定因素，主导了Pd₃S NAs的卓越电催化性能。具有有序的原子排列的Pd₃S NAs，促进了*CO的氧化，在EGOR过程中对CH₂OHCOO*关键中间体实现了最佳吸附，有利于EG选择性氧化为乙醇酸，并降低了电压决定步骤的电势，从而呈现出优异的EGOR性能。这项工作首次揭示了晶相工程对Pd基气凝胶电催化材料在废塑料升级转化方面的重要作用。

本论文第一作者为江南大学化工学院硕士研究生关礼衡，通讯作者为江南大学刘天西教授、张楠副教授、南通大学校聘副教授朱挺以及国家同步辐射中心的黄伟翔博士。

论文连接：https://doi.org/10.1002/adfm.202500254