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簡訊:廢塑料有了“新去處”:變廢為寶只需一種全新催化劑…… 2023-03-21 17:40:28  來源:36氪


(資料圖片僅供參考)

回收再利用是人類解決全球塑料垃圾問題的重要方案之一。其中,大部分的塑料垃圾在再被回收后仍會被制成塑料產(chǎn)品。不過,科學家們也一直在探索不同的方法來將其轉化為更有價值的產(chǎn)品。

近期,東京都市大學(Tokyo Metropolitan University)的一組研究人員在這方面就取得了新的突破。他們發(fā)現(xiàn),支撐在氧化鋯表面的金納米粒子可以將生物質(zhì)和聚酯等廢料變成有機硅烷化合物,這是一種可用于各種應用的寶貴化學品。

最新研究成果已于近期發(fā)表在了《美國化學會志》(JACS)上。據(jù)稱,這是一種更環(huán)保、要求更低的廢物升級改造方法,利用了金納米粒子和氧化鋯載體的兩性(酸和堿)性質(zhì)之間的“合作”。

事實上,該團隊一直都在致力于將塑料和生物質(zhì)轉化為有機硅烷,它是一種連接有硅原子的有機分子,形成碳硅鍵。具體而言,有機硅烷是高性能涂料的寶貴材料,也是生產(chǎn)藥品和農(nóng)用化學品的中間體。

然而,硅原子的添加往往涉及對空氣和水分敏感的試劑,需要高溫,更不用說苛刻的酸性或堿性條件可能使轉換過程本身成為環(huán)境負擔。不過現(xiàn)在,該團隊已經(jīng)突破了這一瓶頸。

據(jù)悉,他們應用了一種混合催化劑材料,該材料由支撐在氧化鋯載體上的金納米顆粒組成。這種催化劑采用醚基和酯基,這兩種基團在塑料(如聚酯)和生物質(zhì)化合物(如纖維素)中都很豐富,可以幫助它們與一種被稱為二硅烷的含硅化合物發(fā)生反應。然后只需微微加熱,他們就成功地在酯或醚基所在的地方創(chuàng)建了有機硅烷基團。

通過對機理的詳細研究,研究小組發(fā)現(xiàn),金納米顆粒與載體的兩性(堿性和酸性)性質(zhì)之間的合作,是在溫和條件下原料有效、高產(chǎn)轉化的原因。

鑒于塑料垃圾處理通常需要燃燒或苛刻的酸性/堿性條件,該工藝本身已經(jīng)提供了一條在要求低得多的條件下分解聚酯的簡便途徑。而且,反應的產(chǎn)物本身也是有價值的化合物,可以用于新的應用。該團隊希望,新工藝能構成了人類通往碳中和未來途徑的一部分。

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