全球塑料污染问题日益严峻，而其中聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为饮料瓶和包装材料的主力军，其回收利用效率仍有巨大提升空间。与此同时，工业碳排放导致的温室效应迫使各国加速开发碳捕集技术。在此背景下，日本名古屋大学研究团队取得突破性进展：他们成功开发出一种无需将废弃PET瓶分解提纯，即可直接转化为高性能多孔材料“金属有机框架（MOF）”的新工艺。这项技术不仅大幅简化了生产流程，更在二氧化碳吸附性能上展现了极高的实用价值。
一步法合成突破传统瓶颈
传统观点认为，要将废弃塑料转化为高附加值的功能材料，必须先通过化学手段将其分解为基础单体（如对苯二甲酸），经过复杂的提纯步骤后，再与金属盐反应。这一多阶段过程不仅耗时耗力，还涉及大量高危试剂，严重制约了产业化进程。
名古屋大学Kayee Chan博士、川尻喜章教授及Jinchenko Anatoli副教授等组成的研究团队，另辟蹊径。他们利用PET高分子骨架中约85%由对苯二甲酸单元构成的特性，直接采用水热反应的一锅法（one-pot）工艺，将未经前处理的废弃PET瓶转化为铬系MOF（MIL-101(Cr)）。这一创新彻底省略了传统的分解与精纯环节，实现了从废弃物到功能材料的“一步到位”。
在反应条件优化后，该工艺仅需4至8小时即可完成合成，最高收率达到惊人的81.7%。相较于传统报告中的数值，这一效率提升显著，且全程无需使用危险试剂，极大地提升了生产安全性并降低了成本。
[IMG1]纳米结构与吸附性能双优
经电子显微镜观察，制得的MOF呈现平均粒径50-100纳米的高结晶性纳米粒子形态。其比表面积高达约2400平方米/克，孔道结构符合典型的MIL-101型特征。令人瞩目的是，即便原料来自废弃塑料，其结构特性与纯度对苯二甲酸合成的MOF几乎无异。
在核心的二氧化碳吸附性能测试中，该材料在20摄氏度、100千帕条件下，每克MOF可吸附约0.08克二氧化碳，相当于捕获了约100升空气中的全部CO2。为了进一步挖掘潜力，研究团队引入了胺修饰技术，即在MOF孔隙内导入氨基（-NH2）以增强与CO2的相互作用。
数据显示，特别是引入富含氨基的聚乙烯亚胺后，在低气压条件下，材料的CO2吸附量实现了约10倍的飞跃式增长。这一特性对于实际工业应用中常见的低压烟气环境尤为关键，意味着该材料能在更低能耗下实现高效的碳捕集。
[IMG2]连续流通验证产业化潜力
实验室数据优异仅是第一步，工程化应用的稳定性才是检验真理的标准。研究团队进行了10克级MOF颗粒的破口响应试验，模拟连续气体流通的真实工况。结果表明，在含CO2气流持续通过时，材料表现出稳定的吸附行为。
更令人振奋的是，经过反复的吸附-脱附循环测试，材料性能几乎没有衰减，展现出卓越的再生能力。此外，在高湿度环境下，材料的吸附性能不仅未下降，反而呈现上升趋势。这一发现极具现实意义，因为工业排废气通常含有大量水蒸气，传统许多吸附剂在潮湿环境中性能会大幅打折，而该MOF材料则能从容应对。
这项由住友财团环境研究资助的成果，已于2026年4月19日在线发表于《化学工程期刊》（Chemical Engineering Journal）。它证明了废弃PET不仅是可回收资源，更是合成高端碳捕集材料的优质前驱体，实现了“变废为宝”与“碳中和”的双重目标。
对于中国材料科学与环保产业而言，这一技术路径提供了极具参考价值的启示。中国在PET消费与回收规模上均居全球前列，若能借鉴此类“直接转化”思路，结合国内成熟的化工制造能力，有望在低成本碳捕集材料领域建立新的竞争优势。未来，关注如何将实验室的克级制备放大至吨级连续生产，并进一步降低胺修饰的成本，将是推动该技术从论文走向工厂的关键所在。