化学循环是一种有前途的方法，其能够解聚聚酯成单体单位，随后聚合或选择性转化为高价值的化学品。迄今为止，已经开发了多种化学循环方法，包括升级(热解、硅氢化、酶促和氢解)和循环(糖酵解、水解、醇解和氨解)。醇解是利用乙醇作为溶剂将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)解聚成单体，这一过程的效果在很大程度上取决于催化剂的设计。

以前报道的均相金属盐、离子液体、酶和其他催化剂，虽然达到了足够的效率，但是具有如产品难以分离、催化剂中金属离子的浸出，或催化剂的不稳定性等缺陷。因此，开发一种绿色、高效、可持续的醇解催化剂以将PET转化为单体具有重要意义。

近日，中国科学技术大学吕兴霖、邓晋、耶鲁大学Menachem Elimelech和德国马普微结构物理研究所Li Xiaodong等合成了富氧空位Fe/ZnO纳米片状聚酯塑料解聚催化剂(富V_o-Fe/ZnO NSs)。实验结果表明，富V_o-Fe/ZnO NSs催化剂上发生对PET的醇解制备对苯二甲酸二甲酯(DMT)。在160 °C下反应1小时，时空收率(STY)产率为505.2 g_DMT g_cat^-1 h^-1，超过大多数文献报道的催化剂。

此外，富V_o-Fe/ZnO NSs催化剂在5次循环后仍保持较高的活性和选择性，且催化剂再生之后催化活性仍然可以达到其初始值。在XRD图谱和TEM图像中，再生的富V_o-Fe/ZnO NSs催化剂表现出与原始样品相似的纳米片结构和形貌。

基于红外表征和理论计算，研究人员揭示了富V_o-Fe/ZnO NSs上PET到DMT的醇解途径：首先，V_o-Zn²⁺-O-Fe³⁺位点会吸附O₂形成O*物种，O*物种会活化吸附的CH₃OH的O-H键，形成CH₃OH*和OOH*。

在接下来的步骤中，CH₃OH*和OOH*首先攻击PET的羰基碳，然后通过V_o-Zn²⁺-O-Fe³⁺金属中心活化PET的羰基氧。这种协同作用增强了PET中C-O键的断裂，导致低聚物的形成。经过一系列涉及多个步骤的过程，包括O-O键和CH₃OH活化、亲核攻击、C=O活化和C-O键的切割，PET最终转化为具有高纯度的DMT单体。

Depolymerization mechanisms and closed-loop assessment in polyester waste recycling. Nature Communications, 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-50702-5