近日，我校材料科学与工程学院曹鹏飞教授、田明教授团队在国际知名期刊Journal of the American Chemical Society上发表题为“Upcycling of vulcanized rubber via controlled backbone cleavage and functionalization”的研究论文。该工作成功开发了一种温和、高效、可控的催化体系，能够像“分子剪刀”一样，精准地将硫化橡胶（尤其是废轮胎）中的交联网络剪切成带有特定功能化基团的“积木块”，为废橡胶的化学升级回收开辟了一条全新道路。

废旧轮胎由于其稳定的交联结构，难以像热塑性塑料一样受热熔融重塑，极难降解。并且传统的废橡胶处理方式存在诸多弊端。对此本研究团队开发了一种基于N-羟基邻苯二甲酰亚胺（NHPI）的催化体系，在常压氧气和80℃的温和条件下，能够高效、选择性地断裂橡胶分子主链中的碳碳双键（C=C键），得到分子量可控（几千到几万）的橡胶碎片，同时引入醛基（-CHO）、羟基（-OH）或羧基（-COOH）等活性官能团。更有趣的是，研究团队发现通过调控催化剂的物理状态，可以实现完全不同的降解行为，并形象化的将其机理解释为均相催化体系的“切洋葱模式”和非均相催化体系的“剥洋葱模式”。进一步地，将降解产物重新组装成具有高附加值的新材料或应用，例如3D打印、粘合剂，以及轮胎配方原料的替代。与其同时，研究团队与国内知名橡胶公司合作，以其提供的胎面胶为原料，将反应规模放大至公斤级，成功制备出191.5克功能化液态橡胶，迈出了工业化应用的重要一步。

该工作第一作者为北京化工大学材料科学与工程学院2022级博士生孙宗学，北京化工大学曹鹏飞教授、田明教授和王腾教授为本论文的共同通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c20016