塑料废弃物的高效资源化利用是高分子科学和可持续化学领域的重要研究方向。近日，西安交通大学郑海丰团队联合西湖大学林文斌团队、天津理工大学史文劼团队发展了一种自然光驱动、无金属参与的共轭微孔聚合物合成策略，并将所得蒽醌基共轭微孔聚合物直接用于真实聚苯乙烯类塑料废弃物的光催化升级回收。研究表明，所得共轭微孔聚合物不仅可以在温和条件下将多种真实聚苯乙烯塑料高效转化为高附加值苯甲酸，而且具有良好的可重复使用性、克级放大能力和连续流动应用潜力，为绿色光催化材料设计与塑料废弃物高值转化提供了新的思路。

  相关研究以“Natural Sunlight-Driven Synthesis of Conjugated Microporous Polymers via Electron Donor-Acceptor Complexes for Highly Efficient Catalytic Upcycling of Real-World Plastic Waste”为题发表在《Angewandte Chemie International Edition》上。

图1 共轭微孔聚合物光催化剂合成与塑料废弃物升级回收策略示意图

  聚苯乙烯及其衍生塑料广泛存在于一次性杯子、泡沫包装、食品容器、塑料管材和日常用品中。然而，真实塑料废弃物通常来源复杂、形貌多样，并可能含有不同添加剂或加工残留物，因此其高效转化仍具有较大挑战。光催化升级回收利用光能驱动塑料氧化断裂，有望在温和条件下实现废弃塑料到有用化学品的转化。其中，开发高效、稳定、可回收且绿色制备的异相光催化剂，是推动该领域发展的关键。

  共轭微孔聚合物是一类兼具扩展共轭结构、永久孔隙和良好稳定性的多孔有机聚合物材料，在光催化领域具有重要潜力。其共轭骨架有利于光吸收和电荷传输，孔道结构有助于底物富集和传质。然而，传统CMP合成方法通常依赖金属催化剂、高温条件或复杂偶联反应，这在一定程度上限制了其在绿色催化体系中的进一步应用。

  针对这一问题，作者发展了一种基于原位电子给体受体复合物的天然阳光驱动CMP合成方法。该策略以蒽醌基单体和含巯基连接体为反应组分，在碱存在下形成EDA复合物，并在天然阳光照射下触发光诱导电子转移，进而实现C-S键构筑和聚合反应。与传统合成方法相比，该过程不需要外加金属催化剂，也不依赖苛刻反应条件，体现出较好的绿色合成特征。

  作者首先通过模型反应验证了该策略的可行性。结果表明，在天然阳光和室温条件下，蒽醌基底物与苯硫酚能够顺利发生C-S偶联反应。控制实验进一步证明，光照和碱对反应至关重要。随后，作者将该策略拓展至蒽醌基CMP的合成，成功制备了TMPB-AQ和TTPM-AQ两种共轭微孔聚合物。多种结构表征结果证明，目标聚合物成功合成，并具有稳定的骨架结构和多孔特征。

图2 模型分子Thiophenol-AQ、TMPB-AQ和TTPM-AQ CMPs的合成与表征。

  在光催化聚苯乙烯升级回收中，TMPB-AQ和TTPM-AQ均表现出优异的催化性能。相比小分子模型催化剂、商业蒽醌以及无催化剂体系，CMP催化剂能够更高效地促进聚苯乙烯转化为苯甲酸，说明多孔聚合物骨架在提升催化活性方面发挥了关键作用。进一步的条件实验表明，光照、氧气和合适的溶剂环境对反应顺利进行十分重要。

  机理研究显示，该反应涉及自由基过程，活性氧物种在聚苯乙烯氧化断裂中起到重要作用。作者认为，聚苯乙烯首先在光催化体系中发生氢原子转移，形成碳中心自由基，随后与氧气相关活性物种反应，并经过连续氧化和断链过程，最终生成苯甲酸。

图3光催化性能测试及机理研究

  值得关注的是，CMP并不仅仅提供光催化活性位点，还能够通过其多孔骨架与聚苯乙烯链发生有效相互作用。吸附实验和理论计算表明，CMP骨架有助于富集聚苯乙烯链，提高催化剂与塑料底物之间的界面接触效率。同时，材料的孔隙结构有利于传质，扩展共轭骨架有利于电荷分离和迁移，这些因素共同提升了塑料升级回收效率。

图4 DFT计算

  为了验证该策略的实际适用性，作者进一步将其用于多种真实聚苯乙烯类塑料制品，包括一次性杯子、杯盖、尺子、光盘、牙线棒、泡沫塑料、塑料管和食品容器等。结果表明，这些未经复杂预处理的真实塑料均可被有效转化为苯甲酸，说明该体系对不同来源和不同形貌的聚苯乙烯废弃物具有较好的适应性。

图5真实塑料废物转化为苯甲酸

  此外，该体系还展现出一定的放大应用潜力。作者实现了CMP材料的克级制备，并将聚苯乙烯升级回收拓展至更大规模反应，同时展示了批量反应和连续流反应的可行性。循环实验表明，催化剂在多次使用后仍能保持较好的催化活性和结构稳定性，为其后续实际应用提供了基础。

图6 规模放大流动实验

  该工作围绕共轭微孔聚合物的绿色合成与功能应用展开，提出了一种自然光驱动、无金属参与的聚合物构筑方法。通过电子给体受体复合物介导的光诱导过程，作者成功制备了蒽醌基共轭微孔聚合物，并证明其可作为异相光催化剂用于真实聚苯乙烯类塑料的升级回收。该研究不仅为共轭微孔聚合物的绿色合成提供了新策略，也展示了功能聚合物材料在废弃高分子资源化利用中的应用潜力。文章第一作者是西安交通大学博士研究生董艺凡。

  论文信息：

  Yifan Dong, Wenyu Li, Ailin Pan, Yimin Pan, Shufang Tang, Yintao Li, Shaofeng Zhang, Wenjie Shi, Wenbin Lin, Haifeng Zheng*. Natural Sunlight Driven Synthesis of Conjugated Microporous Polymers via Electron Donor Acceptor Complexes for Highly Efficient Catalytic Upcycling of Real-World Plastic Waste. Angewandte Chemie International Edition, 2026, 65, e6883410.

  https://doi.org/10.1002/anie.6883410