青海盐湖所轻合金与稀散元素分离课题组叶秀深研究员与上海大学环化学院石国升研究员团队在纳米科技领域国际顶级期刊《Nano Letters》上发表题为“Organic Molecules Induce the Formation of Hopper-Like NaCl Crystals under Rapid Evaporation As Microcatalytic Reactors To Facilitate Micro/Nanoplastic Degradation”的研究论文。

我们日常吃的食盐，氯化钠（NaCl），是最常见的离子晶体，通常在自然蒸发过程中呈现出立方晶体结构。该工作报告了在快速蒸发环境和有机分子的协助下，NaCl在金属表面生长为漏斗状晶体，可以作为一种微型反应器实现微塑料高效降解回用。

图1 实验过程示意图

Figure 1. Schematic illustration of the experimental processes.

理论计算和实验结果表明，漏斗状NaCl晶体的生长归因于有机分子交替在{100}和{110}晶面之间进行吸附抑制生长而不是影响单一晶面。

图2 漏斗状NaCl晶体生长机理

Figure 2. The growth mechanism of hopper-like crystals

基于生长机制的理解，双方团队合作成功在青海高原地区天然盐湖中也发现了自然条件下形成的漏斗状NaCl晶体，同时在实验室实现了公斤级晶体的制备。该漏斗状NaCl晶体作为微型催化反应器，可以高效的促进微塑料降解资源化，聚苯乙烯微塑料降解温度从400 ℃大幅降低至275 ℃，液体产物中苯乙烯收率达到91.72 %。结合原位红外测试结果和上海大学石国升研究员团队在水合离子-π作用领域研究基础[Angew. Chem. Int. Ed. 10, 10190 (2014); Phys. Rev. Lett. 134, 12104 (2015); Phys. Rev. Lett. 117, 238102 (2016); Nature 550, 380 (2017); Nat. Chem. 10, 694 (2018); Phys. Rev. E. 101, 022410, (2020); Natl. Sci. Rev. 8, nwaa274 (2021); Nano Lett. 23, 10884 (2023); Small 60, 21, 2408566(2025); J. Hazard. Mater. 487, 137078(2025)]，催化降解机理可以归因于盐中的Na离子与PS中的芳香环之间的阳离子-π作用，其减少了PS自由基的电子密度，降低了PS自由基的生成能垒，此外，在漏斗状NaCl晶体阶梯生长的凹陷内部，暴露出更多具有高Na离子密度的{110}晶面，进一步增强了阳离子-π作用，更有利于微塑料的分解。

考虑到NaCl晶体的低廉成本以及漏斗状晶体易于大批量制备，其为微塑料的高效降解提供了一种环保、低碳、绿色和经济的催化反应器，有望解决日益严峻的微/纳塑料环境污染问题。

该研究工作以上海大学硕士研究生张泽辉为第一作者，青海盐湖所博士研究生李可昕为共同一作。上海大学石国升研究员和青海盐湖研究所叶秀深研究员为通讯作者，研究得到了国家自然科学基金、青海省自然科学基金等资助和支持。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c05632