Исследователи из Токийского столичного университета обнаружили, что наночастицы золота, нанесенные на поверхность оксида циркония, помогают превращать отходы, такие как биомасса и полиэстер, в органосилановые соединения, ценные химические вещества, используемые в самых разных областях. Новый протокол использует взаимодействие между наночастицами золота и амфотерной (как кислотной, так и щелочной) природой подложки из оксида циркония. Результатом является реакция, требующая менее жестких условий — более экологичный метод вторичной переработки отходов.
Статья опубликована в Журнале Американского химического общества.
Переработка — важная часть решения человечеством глобальной проблемы пластиковых отходов. Многое из этого связано с превращением пластиковых отходов в пластиковые изделия. Однако ученые также изучают альтернативные подходы к использованию отходов в качестве ресурса. Это включает переработку, преобразование отходов в совершенно новые соединения и продукты, которые могут быть более ценными, чем материалы, используемые для их изготовления.
Группа исследователей из Токийского столичного университета под руководством доцента Хироки Миура работает над преобразованием пластика и биомассы в органосиланы, органические молекулы с атомом кремния , присоединенным для образования связи углерод-кремний. Органосиланы являются ценными материалами для высокоэффективных покрытий и промежуточных продуктов в производстве фармацевтических препаратов и агрохимикатов. Однако при добавлении атома кремния часто используются реагенты, чувствительные к воздуху, влаге и требующие высоких температур, не говоря уже о резко кислых или щелочных условиях. Это потенциально делает сам процесс преобразования экологическим бременем.
Теперь команда применила гибридный каталитический материал, состоящий из наночастиц золота , нанесенных на носитель из оксида циркония. Катализатор берет эфирные и сложноэфирные группы, которых много в пластмассах, таких как полиэстер, и соединениях биомассы, таких как целлюлоза, и помогает им реагировать с кремнийсодержащим соединением, известным как дисилан. При умеренном нагревании в растворе команда успешно создала органосилановые группы, в которых находилась сложноэфирная или эфирная группа. Благодаря детальным исследованиям механизма команда обнаружила, что взаимодействие между наночастицами золота и амфотерной (как основной, так и кислотной) природой носителя отвечает за эффективную и высокопроизводительную конверсию сырья в мягких условиях .
Учитывая, что утилизация пластиковых отходов часто требует сжигания или суровых кислотно-щелочных условий, сам процесс уже обеспечивает простой способ разложения полиэфиров в гораздо менее сложных условиях. Однако ключевым моментом здесь является то, что продукты реакции сами по себе являются ценными соединениями, готовыми к новым применениям. Команда надеется, что этот новый путь к производству органосилана является частью нашего пути к углеродно-нейтральному будущему, в котором пластмассы не попадают в окружающую среду, а становятся более полезными для общества продуктами.
