图 传统石化路径制甲苯与废塑料热解-气相加氢提质制甲苯的对比示意图：（a）传统石化路径制备甲苯流程；（b）热解-气相催化加氢结合二维催化材料设计，构筑高效热转化反应路径
在国家自然科学基金项目（批准号：52376195）等资助下，南京林业大学林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心蒋剑春院士、王佳副教授团队在有机固废高值热转化研究方面取得进展，相关研究成果以“热力学解耦策略突破废塑料高值化中的选择性与产率瓶颈（Breaking the yield–selectivity trade-off in polystyrene waste valorization via tandem depolymerization and hydrogenolysis）”为题于2025年12月8日在线发表在《自然·纳米技术》（Nature Nanotechnology）杂志上。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41565-025-02069-x。
如何高效转化林木生物质，特别是其中富含芳香族化合物的木质素，成为提升其附加值、推动低碳燃料和化学品产业发展的关键科学问题。加氢提质作为核心催化工艺，能够将生物质中的含氧芳香环结构转化为高附加值的化学品和航空燃料芳烃组分，展示出巨大的发展前景，然而传统的加氢提质路径面临选择性与产率之间的矛盾，制约了其规模工业化生产应用。
研究团队提出了“热力学解耦+气固过程+二维单原子催化”的集成化技术路径。研究团队通过构建双级气固相固定床反应系统，结合高选择性Ru单原子二维催化材料（RuSA/Co₃O₄），采用废旧聚苯乙烯塑料模型反应，成功实现了芳香族化合物的高效选择性转化。在常压或低压氢气氛下精确控制Csp³–Csp³键的断裂，将聚苯乙烯中的芳香组分高效转化为甲苯平台分子。研究结果表明，Ru单原子通过Ru–O–Co桥联结构调控电子密度分布，显著降低乙苯脱烷基反应势垒，并有效抑制甲苯进一步裂解与加氢，实现“断得准，停得住”的短流程工艺和高选择性过程控制。该技术成果正在国内某企业进行中试验证，具备良好的经济和生态效益。本研究有望为有机固废绿色制备新型低碳航空燃料产业体系的发展提供理论依据和技术支持。