Polietilēntereftalāts (PET) kā svarīgs termoplastisks poliesters, kura gada globālā ražošana pārsniedz 70 miljonus tonnu, un to plaši izmanto ikdienas pārtikas iepakojumā, tekstilizstrādājumos un citās jomās. Tomēr aiz šī milzīgā ražošanas apjoma aptuveni 80% PET atkritumu tiek nešķiroti izmesti vai apglabāti poligonos, radot nopietnu vides piesārņojumu un novedot pie ievērojama oglekļa resursu izšķērdēšanas. PET atkritumu pārstrāde ir kļuvusi par būtisku izaicinājumu, kas prasa izrāvienu globālai ilgtspējīgai attīstībai.
Starp esošajām pārstrādes tehnoloģijām fotoreformēšanas tehnoloģija ir piesaistījusi ievērojamu uzmanību, pateicoties tās zaļajām un maigajām īpašībām. Šī metode izmanto tīru, nepiesārņojošu saules enerģiju kā virzītājspēku, radot aktīvas redoksa sugas in situ apkārtējās vides temperatūrā un spiedienā, lai veicinātu plastmasas atkritumu pārveidošanu un pievienotās vērtības uzlabošanu. Tomēr pašreizējo fotoreformēšanas procesu produkti pārsvarā aprobežojas ar vienkāršiem skābekli saturošiem savienojumiem, piemēram, skudrskābi un glikolskābi.
Nesen kāda Ķīnas institūta Fotoķīmiskās konversijas un sintēzes centra pētnieku komanda ierosināja izmantot PET atkritumus un amonjaku kā attiecīgi oglekļa un slāpekļa avotus, lai iegūtu formamīdu, izmantojot fotokatalītisku CN savienošanas reakciju. Šim nolūkam pētnieki izstrādāja Pt1Au/TiO2 fotokatalizatoru. Šajā katalizatorā viena atoma Pt vietas selektīvi uztver fotoģenerētus elektronus, savukārt Au nanodaļiņas uztver fotoģenerētus caurumus, ievērojami uzlabojot fotoģenerētu elektronu-caurumu pāru atdalīšanas un pārneses efektivitāti, tādējādi palielinot fotokatalītisko aktivitāti. Formamīda ražošanas ātrums sasniedza aptuveni 7,1 mmol gcat⁻¹ h⁻¹. Eksperimenti, piemēram, in situ infrasarkanā spektroskopija un elektronu paramagnētiskā rezonanse, atklāja radikāļu mediētu reakcijas ceļu: fotoģenerētie caurumi vienlaikus oksidē etilēnglikolu un amonjaku, radot aldehīda starpproduktus un aminoskābju radikāļus (·NH₂), kas tiek pakļauti CN savienošanai, galu galā veidojot formamīdu. Šis darbs ne tikai ir pionieris jaunam ceļam plastmasas atkritumu augstas vērtības pārveidošanai, bagātinot PET uzlabošanas produktu spektru, bet arī nodrošina zaļāku, ekonomiskāku un daudzsološāku sintētisko stratēģiju svarīgu slāpekli saturošu savienojumu, piemēram, farmaceitisko līdzekļu un pesticīdu, ražošanai.
Saistītie pētījuma rezultāti tika publicēti žurnāla Angewandte Chemie International Edition ar nosaukumu “Fotokatalītiskā formamīda sintēze no plastmasas atkritumiem un amonjaka, izmantojot CN saišu veidošanu maigos apstākļos”. Pētījums saņēma finansējumu no projektiem, ko atbalstīja Ķīnas Nacionālais dabaszinātņu fonds, Ķīnas Zinātņu akadēmijas un Honkongas Universitātes kopīgais jauno materiālu laboratorijas fonds un citi avoti.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 26. septembris