日本GS 聯盟株式會社成功從廢塑料中合成量子點，可用于LED和顯示等應用

CINNO Research產業資訊，GS聯盟株式會社是一家為構建脫碳、碳中和社會，專注于環境與能源領域尖端技術研發的企業。公司目前正在開發多種產品，其中包括 2023 年諾貝爾化學獎相關的尖端材料 —— 量子點，同時還在研發各類量子點、量子點與樹脂的復合材料、量子點與無機材料的復合材料等。

此次，該公司的森良平工學博士成功從廢塑料中合成出新的量子點材料。這種量子點在紫外線、黑光燈或短波長藍光的照射下，會發出長波長的藍光。

以廢塑料為原料合成的碳量子點

隨著人口爆炸，地球溫暖化、環境污染、森林破壞等環境問題日益嚴峻，塑料污染也正達到破壞生態系統的毀滅性水平。1950年至2015年，全球共生產約83億噸塑料，其中約63億噸已被廢棄。2019年全球塑料垃圾總排放量達3.53億噸，有預測顯示，2050年海洋塑料的總重量將超過魚類，到2060年更是將增至約3倍，超10億噸。此外，截至2015年，全球回收的塑料中僅約9%被回收利用，其余約79%用于填埋，12%被焚燒處理。若按當前速度發展，預計到2050年累計將產生250億噸塑料廢棄物。

另一方面，被稱為微塑料和納米塑料的超微小塑料碎片危害極大。目前從珠穆朗瑪峰峰頂到馬里亞納海溝底部，地球各處都已發現微塑料和納米塑料的蹤跡。這些塑料碎片還會通過空氣和食品進入人體，其對健康的不良影響令人擔憂。納米塑料是指塑料在環境中自然分解、變性后形成的微小塑料顆粒，據稱大多會通過攝入和呼吸進入人體。近期有研究指出，納米塑料可能會增加心臟病發作和中風的風險，引發消化系統炎癥反應，還可能對免疫反應產生不良影響。

因此，研發可生物降解、能回歸土壤和海洋等自然環境并最終分解為水和二氧化碳的生物降解塑料，以及促進塑料回收利用至關重要。

塑料的回收利用方法大致可分為以下3種：

材料回收：將廢塑料熔化，再次加工為塑料原料或塑料產品。先對廢塑料進行清洗、粉碎后溶解，制成顆粒狀，再作為集裝箱、長椅、托盤、土木建筑材料、板材等的原料。

化學回收：通過化學分解等方式將廢塑料再生為化學原料，多用于氣化、液化處理，或作為高爐還原劑、氫氣、甲醇、單體等化學原料。

熱回收：回收廢塑料焚燒時產生的熱能，用于發電或作為熱源，包括發電、溫水利用、熱能回收焚燒、水泥原料化、固體燃料化等。

以上是廢塑料的主要處理方式。在日本，2024年回收的廢塑料中（不含填埋和焚燒部分），熱回收占比最高，約為63%（全球以材料回收和化學回收為主，熱回收不被視為回收利用），其次是材料回收約25%，化學回收約4%。但回收利用存在成本問題，尤其是材料回收，還面臨難以維持再生產品質量和性能等挑戰。此外，材料回收是將廢塑料直接作為原料生產新產品，因此含有污漬、異物或混合多種樹脂的普通廢塑料，難以作為再生塑料原料使用，塑料回收利用的普及仍存在諸多課題。

因此，若能將廢塑料不經過焚燒和填埋，直接轉化為有用的物質或產品，將具有重大價值。在此背景下，GS聯盟成功以廢塑料為原料合成出量子點。該合成的量子點屬于碳量子點，憑借其獨特的光學和物理化學特性，有望應用于傳感器、生物成像、催化劑、LED、顯示、能源產業、農業等領域，公司后續也將推進相關應用的研發工作。

什么是量子點

量子點（Quantum Dot）是一種具有納米級超微結構的尖端材料，具備遵循量子化學和量子力學規律的光學特性，也是2023年諾貝爾化學獎的相關材料。量子點的直徑通常僅為0.5-9納米，單個量子點包含數十至數千個原子或分子，也被稱為人工原子、人工分子。當量子點的材料為半導體時，可通過調節納米晶體的尺寸來改變帶隙，因此具有依賴粒徑的獨特發光特性。通過改變粒子直徑，能夠調整發光波長，與固體熒光體相比，其光譜半值寬度更窄、量子效率更高，且可吸收廣泛波長的光。

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