废弃塑料通常直接暴露于环境空气中和太阳光照射下，近年来利用光催化技术降解处理废弃塑料成为一个研究热点。将光催化剂直接掺入塑料中，利用其光催化活性可以使聚合物在太阳光的作用下发生降解，降解的最终产物主要是对环境友好的CO2和H，O，以及能被微生物降解的低分子量残留物，可以实现废弃塑料的完全降解。因此，固相光催化降解处理废弃塑料是治理‘’白色污染“的一条理想途径。本文综述了近年来固相光催化降解废弃塑料的研究进展，探讨了TiO2、ZnO、a~FeOOH和H3PW12O4.固相光催化降解塑料的活性及反应机理，并从提高光催化剂的固相光催化活性方面探讨了可光降解塑料潜在的应用前景。
2TiO2固相光催化降解聚合物塑料TiO，具有高活性、高稳定性、低成本和无毒等优点，基于TiO，的固相光催化技术已广泛应用于废弃塑料的处理领域。
2.1直接利用TiO2作光催化剂2.1.1TiO：光催化降解聚氯乙烯（PVC）塑料Hidaka等报道了在含TiO2的水溶液中光催化降解PVC颗粒。在紫外光照射下PVC发生脱氯的反应，氧化剂（H2O2和K2S2OP和亚乙烯基均有利于PVC的脱氯反应。降解的中间产物为甲酸和乙酸，而中间产物可以较快地转化为CO，且PVC在太阳光和紫外光作用下产生氧化产物的变化趋势是相同的。然而，固体颗粒之间的接触不紧密不利于提高催化剂的光催化活性，于是Hidaka等将TiO2粉末掺入到PVC膜中制得PVC-TiO2复合膜。
复合膜在水溶液中的光催化降解活性不仅高于纯PVC膜的光催化降解活性，而且也高于纯PVC膜在含TiO2的水溶液中的光催化降解活性。说明将TiO2掺入到PVC膜中，不仅使PVC膜具有光催化降解活性，而且使TiO，与PVC之间的接触更加紧密，从而使PVC-TiO，复合膜具有更高的光催化降解活性。
Cho等报道了PVC-TiO2复合膜在环境空气中的光催化降解活性。研究表明O2在纯PVC膜的光分解和PVC-TiO2复合膜的光催化降解过程中都起着重要作用，PVC-TiO2复合膜光催化降解产生CO2的量随时间的变化符合一级反应动力学。复合膜的光催化降解不同于PVC的直接光分解，此过程没有HCl的生成。未改性的TiO2在PVC中发生团聚作用，从而降低复合膜的光催化降解活性。Cho等预测，如果直径为5nm的TiO，颗粒在复合膜中能够处于理想的分散状态，仅只需0.02%的TiO：就可以完全光催化降解整个复合膜。
2.1.2TiO2光催化降解聚苯乙烯（PS）塑料Shang等将TiO2粉末掺入到PS膜中制得具有高的光催化降解活性的PS-TiO，复合膜。研究表明，TiO2的光催化作用在PS的光降解过程中起着重要作用，可以促进苯环的开环反应而实现完全降解。PS降解的中间产物为甲醛、乙醛、乙醇、乙烯、乙烷和丁烷，而TW2的光催化作用可以将中间产物进一步转化为CO2，因此PS-TiO2复合膜降解产生CO，的量会随照射时间而持续增加，纯PS膜光分解产生CO，的量在光照后很快就达到饱和状态。
2.1.3TiO：光催化降解聚乙烯（PE）塑料由于PE的结构较稳定，纯PE膜不论是在太阳光还是在紫外光照射下都很难降解。Allen等在研究PE-Ti2复合膜的热氧化行为时发现，纳米级Ti2可以诱导聚合物的氧化而形成过氧化氢和羰基基团，加速降解反应的进行。Zhao等报道了PE-Ti2复合膜具有高的光催化降解活性，Ti2的光催化作用可以使聚合物主链发生断裂而促使聚合物降解。太阳光照射300h，PE-HO2复合膜的失重可达42%，而纯PE膜仅失重0.39%.PE降解的中间产物为甲烷、乙烯、乙烷、丙烷、甲醛、乙醛和丙酮，PE-HO2复合膜光催化降解的产物主要是CO；和2.1.4TiO2固相光催化降解聚合物的机理研究表明，聚合物-TiO，复合膜在潮湿空气中的光催化降解活性高于在干燥空气中的光催化降解活性，而聚合物-TiO2复合膜在氮气气氛中没有光催化降解活性，表明H2O和O：在固相光催化过程中都起着重要作用，但是O2起主要作用，反应而低于3.2eV（TiO，的带隙）时，处于基态（S.）的CuPc被激发到激发单重态（Si），而CuPc（Si）的氧化电位（-0.63V）负于TiO2导带的氧化电位（-0.5V），光生电子可以有效地转移到TiO，的导带：到CuPc的基态而实现光生电荷的有效分离：因此，无论是CuPc还是TiO，被光激发，均能有效产生和分离光生电子和空穴，从而使PS~CuPc/TiO2复合膜具有良好的固相光催化降解活性。
Zan等也报道了FePc敏化TiO，的固相光催化活性。与PS-TiO，复合膜相比，不论是在紫外光还是在太阳光的照射下，PS-FePc/TiO，复合膜均具有高的固相光催化降解活性。在光的激发作用下，FePc/TiO，复合催化剂的光生电子和空穴的有效产生和分离过程与CuPc/TiO，复合催化剂相似。另外，FePc可以与TiO，之间相互连接而形成网络结构，从而降低TiO，的极性；FePc/TiO，复合催化剂与聚合物主链也会形成异质结，因此FePc的敏化提高了TiO，在聚合物中的分散性。可以说FePc的敏化起到了双重功效的作用，有利于提高TiO，的固相光催化活性。
3ZnO固相光催化降解聚合物塑料ZnO的禁带宽度为3.2eV，也是一种良好的半导体光催化剂，具有无毒和低成本等优点。近年来，ZnO也应用于废弃塑料的处理领域。
3.1ZnO光催化降解聚氯乙烯（PVC）塑料Hidaka等也报道了在ZnO的水悬浮体系中光催化降解PVC颗粒。在紫外光照射的初期，ZnO的光催化作用促使PVC脱氯的速率要高于TiO，随着光照的进行，其促使PVC脱氯的能力减弱。而TiO，的光催化作用促使PVC脱氯是一个连续过程。这主要是因为ZnO在光催化过程中发生了分解反应，导致其光催化活性减弱，而TiO，在光催化过程中能稳定存在，其光催化活性不受影响。
Chakrabarti等报道了在水溶液中PVC-ZnO复合膜的光催化降解，其降解速率符合准一级速率方程，且曙红Y（EY）的敏化可以提高ZnO的光催化活性。研究表明，PVC-ZnO复合膜在热带太阳光照射下具有高的光催化降解活性，为直接利用太阳光降解废弃的PVC塑料奠定了理论基础。ZnO光催化降解PVC的机理如下：士2 3.2ZnO光催化降解聚苯乙烯（PS）塑料Bandyopadhyay等报道了ZnO以及EY敏化ZnO在水溶液中光催化降解PS膜。紫外光照2h，PS-ZnO（WZnO=0.5%）复合膜的失重达到16%；敏化剂EY修饰ZnO后，由于EY与ZnO之间的协同效应，PS-EY/ZnO复合膜的失重达到18%.但是，ZnO光催化降解PS与PVC的机理不一样。在此光催化体系中，ZnO是作为一个紫外光吸收剂，将吸收的能量传递给PS分子中的C―C键和C―H键，这些键获得的能量大于其离解能，因此，它们发生断裂而产生自由基。与苯环相连的自由基是稳定的，而其他的自由基（R）可以进一步与2发生反应，生成含氧的基团，如：一COOH、一OH和一OOH等，最终转化为CO2等产物。ZnO光催化降解PS的机理如下：4aFeOOH固相光催化降解聚合物塑料铁氧化物在自然界中的含量丰富，参与了很多化学和生物过程，可以作为光催化剂降解环境中的有机污染物。铁氧化物也能够有效地光催化降解废弃塑料。Liu等报道了a孑eOOH及B掺杂a-FeOOH固相光催化降解PE.研究表明，PE-（aeOOH）复合膜具有高的紫外光催化降解活性。紫外光照300h，PE-（a4eOOH）复合膜失重可达16%，而纯PE膜的失重率仅为2%.虽然a-eOOH在可见光区有较强的吸收，但是PE-（a-eOOH）复合膜没有可见光催化降解活性。B掺杂到a-FeOOH的晶格中，可以阻止晶体的生长从而减小晶粒大小；而掺杂所用的硼酸（H3BO3）增加了粒子之间的排斥力。因此，B惨杂提高了a~FeOOH在PE中的分散性，从而使PE~B-（a-FeOOH）复合膜的紫外光催化降解活性明显高于PE-（a-FeOOH）复合膜。a-FeOOH光催化降解PE的机理如下：5H3PW12O4.固相光催化降解聚合物塑料杂多酸可视为具有无限结构的金属氧化物分子片段，与金属半导体氧化物有一定的相似性。杂多酸在紫外光的照射下，生成具有强氧化能力的激发态。Keggin型结构的磷钨酸（H3PW12O4.，HPW）的单电子还原电位为0.221V（PW/PW―），而其激发态的单电子还原电位为3.），HPW的还原电位在激发态下增大了3.539V，可以氧化水中的有机污染物。研究表明，杂多酸也具有良好的固相光催化活性。Zhang等以四氢呋喃（THF）为溶剂，HPW为光催化剂制备了PVC-HPW复合膜，并研究了复合膜的固相光催化降解活性。由于HPW和PVC都溶解于THF，HPW可以均匀地掺入到PVC中，从而提高HPW在聚合物中的分散性和掺入量。HPW的质子化作用使PVC-HPW复合膜中的C―Cl键的结合力变小；HPW与PVC之间的相互作用也导致HPW的吸收发生红移，这些因素都有利于提高PVC~HPW复合膜的光催化降解效率。因此，不论是在A=254nm的紫外光还是在A>300nm的紫外可见光照射下，PVC-HPW复合膜都具有高的光催化降解活性。
6展望将光催化剂掺入到PVC、PS和PE等聚合物塑料中，可以实现对塑料的有效固相光催化降解，其降解的最终产物对环境友好。因此，掺入光催化剂的复合塑料是一种环境友好的聚合物复合物，能够有效地治理固体废弃塑料对生态环境的污染。但是，无论是基础研究还是应用研究，可光降解复合塑料还有很多问题尚待解决。固相光催化降解复合塑料的中间产物检测和自由基捕获存在困难，低分子量残留物的生物降解情况需要进一步研究。如果能够实现复合塑料的前期光催化降解与后期生物降解的有机结合，将会更有效地解决“白色污染”这一备受关注的世界性环保问题。
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