由于安全、稳定，以及良好的可塑性，高聚物应用极其广泛，现在以及可预见的未来都是日常生活中不可缺少的一部分。但是同时由于特殊的高分子结构和化学惰性，造成高聚物及其制品溶解度低、难以回收处理、自然降解速率慢，成为日益严重的环境污染源头。这一点对于日常大量使用的聚合物，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS) 等，尤其严重。其中聚苯乙烯作为一种常见的塑料，可用于制作泡沫、硬质杯子等各种功能材料，但由于所含的化学键较难断裂，聚苯乙烯的降解很困难，已报道的化学转化条件苛刻，选择性低。因此，在温和、绿色的条件下，开发一种高效的针对聚苯乙烯的化学转化方法，对于废弃物质的二次利用和降低环境污染都具有积极意义。

实现聚苯乙烯的降解需要对聚苯乙烯进行高效的sp³ C-H键和sp³ C-C键断裂。最近一些光催化反应通过生成烷氧基自由基中间体，可以发生临近位置的sp³ C-C键断裂。受此启发，中山大学胡鹏教授课题组考虑可以直接在氧气氛围下，通过光氧化产生烷氧基自由基，经过多步C-H键C-C键氧化断裂，直接实现聚苯乙烯的降解。研究首先从小分子烷基取代苯的氧化断键入手，发现在可见光光照下，使用简单铁盐催化即可高效得到选择性的断键氧化产物苯甲酸，氯化亚铁表现最好。同样的催化体系扩展到商业聚苯乙烯，发现仅需6小时即可实现聚苯乙烯的完全降解，在延长反应时间后，可以得到较高产率的苯甲酸，从而实现了聚苯乙烯的选择性绿色降解。此外，不同分子量的聚苯乙烯、不同种类苯乙烯共聚物也可以顺利的降解。尤其值得一提的是，废弃的泡沫和塑料杯可以得到和聚苯乙烯类似的反应表现。

为了进一步展示该反应体系的潜在适用性，研究人员将聚苯乙烯与催化量氯化亚铁溶解混合均匀，之后去掉溶剂制成薄膜，分别置于自然环境和LED灯下照射，发现都能被显著催化降解。此结果说明掺杂了铁盐的塑料薄膜可以在自然环境实现氧化降解，为发展新型的可降解塑料、解决塑料环境污染的问题提供一种全新的思路。

论文信息：

Selective Degradation of Styrene-Related Plastics Catalyzed by Iron under Visible Light

Miao Wang,Jinglan Wen,Yahao Huang,Prof. Peng Hu

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202101762