Новый катализатор превращает пластиковые отходы в полезные органосилановые соединения

Исследователи из Tokyo Metropolitan University обнаружили, что наночастицы золота, осажденные на поверхность диоксида циркония, помогают превращать отработанные материалы, такие как биомасса и полиэстер, в органосилановые соединения — ценные химические вещества, используемые в широком спектре приложений.

Новый протокол улучшает взаимодействие между наночастицами золота и амфотерной (как кислотной, так и основной) природой циркониевой опоры. В результате получается реакция, требующая менее жестких условий — более экологичный метод переработки. Статья опубликована в журнале Американского химического общества.

Переработка отходов является важной частью решения глобальной проблемы пластиковых отходов человечества. Большая ее часть включает в себя переработку пластиковых отходов в пластиковые изделия. Однако ученые также изучают альтернативные подходы к использованию отходов в качестве ресурса. К ним относятся переработка, превращение отходов в совершенно новые соединения и продукты, которые могут быть более ценными, чем материалы, использованные для их изготовления.

Группа исследователей из Токийского столичного университета под руководством доцента Хироки Миуры работает над превращением пластмасс и биомассы в органосиланы — органические молекулы с присоединенным атомом кремния, образующим связь между углеродом и кремнием. Органосиланы — ценные материалы для высокоэффективных покрытий и промежуточные продукты в производстве фармацевтических и агрохимических препаратов. Однако для присоединения атома кремния часто используются реагенты, которые чувствительны к воздуху, влаге и требуют высоких температур, не говоря уже о резко кислых или основных условиях. Это потенциально делает сам процесс переработки бременем для окружающей среды.

Теперь команда использовала гибридный каталитический материал, состоящий из наночастиц золота, нанесенных на циркониевую подложку. Катализатор берет сложные эфиры и эфирные группы, присутствующие в пластмассах, таких как полиэстер, и соединениях биомассы, таких как целлюлоза, и помогает им реагировать с кремнийсодержащим соединением, известным как дисилан. При осторожном нагревании в растворе группа успешно образовывала органосилановые группы там, где находилась сложноэфирная или эфирная группа.

Детально изучив механизм, команда обнаружила, что взаимодействие между наночастицами золота и амфотерной (как основной, так и кислотной) природой опоры отвечает за эффективное преобразование сырья с высоким выходом в мягких условиях.

Поскольку утилизация пластиковых отходов часто требует сжигания или жестких кислотно-щелочных условий, сам процесс уже предоставляет простой способ разложения полиэфиров в гораздо менее жестких условиях. Но главное, что сами продукты реакции являются ценными соединениями, готовыми к новым применениям.

Команда надеется, что этот новый способ производства органосиланов станет частью нашего пути к углеродно-нейтральному будущему, где пластмассы не выбрасываются в окружающую среду, а преобразуются в более полезные для общества продукты.

Эксклюзивный перевод

Фото: Токийский столичный университет

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Имплантируемые батареи, потребляющие кислород, помогают убить рак

561 Несмотря на десятилетия исследований и десятки миллиардов долларов, потраченных на исследования и лечение во …