【南林新闻中心讯】近日，蒋剑春院士团队在国际顶级期刊《Nature Nanotechnology》（影响因子35.1）发表了题为“Breaking the yield–selectivity trade-off in polystyrene waste valorization via tandem depolymerization and hydrogenolysis”的研究论文（论文链接：https://doi.org/10.1038/s41565-025-02069-x）。我校为第一完成单位，化学工程学院青年教授、博士生导师王佳为论文第一作者，蒋剑春院士为责任通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金项目的资助。

林木生物质资源作为极其重要的可再生资源，在推动绿色低碳经济和实现碳中和目标的过程中具有战略意义。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，严重制约了大规模工业化生产应用。

本论文研究创新提出了“热力学解耦 + 气固过程 + 二维单原子催化”的集成化技术思想。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（Ru/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。通过计算化学解析发现，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。该技术核心成果正在国内企业进行中试验证，应用于有机固废定向转化制备高端航空燃料，经全生命周期评价和技术经济分析显示出良好的经济和生态效益，有望为包括木质素在内的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重要的理论依据和技术支持。