Bilim adamları, zirkonyum oksit yüzey üzerinde desteklenen altın nanopartiküllerin, biyokütle ve polyester gibi atık malzemeleri, çeşitli uygulamalarda kullanılan değerli kimyasallar olan organosilan bileşiklerine dönüştürebildiğini keşfettiler. Protokol, altın nanopartiküller ile zirkonyum oksit desteğinin amfoterik doğası arasındaki işbirliğinden yararlanan, atıkların ileri dönüşümü için daha çevreci ve daha az zahmetli bir yöntemdir.
Desteklenen altın nanopartikül katalizörü, polyester ve biyokütleyi ileri dönüşüme uğratabilir .
Tokyo Metropolitan Üniversitesi’nden araştırmacılar, zirkonyum oksit yüzey üzerinde desteklenen altın nanopartiküllerin, biyokütle ve polyester gibi atık malzemeleri, çok çeşitli uygulamalarda kullanılan değerli kimyasallar olan organosilan bileşiklerine dönüştürmeye yardımcı olduğunu keşfettiler. Yeni protokol, altın nanopartiküller ile zirkonyum oksit desteğinin amfoterik (hem asit hem de baz) doğası arasındaki işbirliğinden yararlanır. Sonuç, atıkların ileri dönüşümü için daha az zorlu koşullar ve daha çevreci bir yöntem gerektiren bir reaksiyondur.
Geri dönüşüm, insanlığın küresel plastik atık sorununa yönelik çözümünün büyük bir parçasıdır. Çoğu, plastik atıkları plastik ürünlere dönüştürmekle ilgili. Bununla birlikte bilim adamları, atık malzemelerin bir kaynak olarak kullanılmasını teşvik etmek için alternatif yaklaşımlar da araştırıyorlar. Buna ileri dönüşüm, atık malzemenin tamamen yeni bileşiklere ve onları yapmak için kullanılan malzemelerden daha değerli olabilecek ürünlere dönüştürülmesi dahildir.
Eterler ve esterler, disilan ile reaksiyona girer. bir zirkonyum oksit substrat üzerine monte edilmiş altın nanopartiküllerden oluşan bir hibrit katalizörün varlığı. Destek üzerinde altın nanopartiküllerin ve hem asidik hem de bazik bölgelerin varlığı, eter ve ester gruplarının silan gruplarına dönüştürülmesine yardımcı olur. Kredi: Tokyo Metropolitan Üniversitesi
Tokyo Metropolitan Üniversitesi’nden Doçent Hiroki Miura liderliğindeki bir araştırma ekibi, plastiğin ve biyokütlenin, bir silikon atomu eklenmiş organik moleküller olan organosilanlara dönüştürülmesi üzerinde çalışıyor. bir karbon-silikon bağı. Organosilanlar, farmasötik ve zirai kimyasalların üretiminde yüksek performanslı kaplamalarda ve ara ürünlerde değerli malzemelerdir. Bununla birlikte, silikon atomunun eklenmesi, genellikle havaya ve neme karşı hassas olan ve yüksek sıcaklıklar gerektiren reaktifleri içerir, sert asidik veya bazik koşullardan bahsetmeye bile gerek yok. Bu potansiyel olarak dönüştürme sürecinin kendisini çevresel bir yük haline getirir.
Şimdi, ekip bir zirkonyum oksit destek üzerinde desteklenen altın nanopartiküllerden oluşan bir hibrit katalizör malzemesi uyguladı. Katalizör, her ikisi de polyester gibi plastiklerde ve selüloz gibi biyokütle bileşiklerinde bol miktarda bulunan eter ve ester gruplarını alır ve disilan olarak bilinen silikon içeren bir bileşikle reaksiyona girmelerine yardımcı olur. Çözelti içinde hafif ısıtma altında, ester veya eter grubunun bulunduğu organosilan gruplarını başarıyla oluşturdular. Mekanizmayla ilgili ayrıntılı araştırmalar sonucunda ekip, altın nanopartiküller ile desteğin amfoterik (hem bazik hem de asidik) doğası arasındaki işbirliğinin, hammaddenin ılıman koşullar altında etkili, yüksek verimli dönüşümünden sorumlu olduğunu buldu.{4 }
Plastik atık bertarafının genellikle yanma veya sert asitli/bazlı koşullar gerektirdiği göz önüne alındığında, sürecin kendisi zaten polyesterleri çok daha az zorlu koşullar altında ayrıştırmak için kolay bir yol sağlar. Ancak buradaki kilit nokta, reaksiyon ürünlerinin kendilerinin yeni uygulamalara hazır değerli bileşikler olmasıdır. Ekip, organosilan üretimine giden bu yeni yolun, plastiğin çevreye değil toplumda daha yararlı ürünlere dönüştüğü, karbonsuz bir geleceğe giden yolumuzun bir parçasını oluşturmasını umuyor.
Referans: ” Altın Nanopartiküller ve Amfoterik Zirkonyum Oksitlerin İşbirliği ile Aktif Olmayan C(sp3)–O Bağlarının Homoliziyle Çeşitli Alkil-Silil Çapraz Bağlanma”, Hiroki Miura*, Masafumi Doi, Yuki Yasui, Yosuke Masaki, Hidenori Nishio ve Tetsuya Shishido, 20 Şubat 2023, Journal of the American Chemical Society.
DOI: 10.1021/jacs.2c12311
Bu çalışma, Katalizörler ve Piller için Element Stratejisi Girişimi Programı (ESICB) tarafından desteklenmiştir. (Hibe Numarası JPMXP0112101003), JST FOREST Programı (Hibe Numarası JPMJFR203V), Bilimsel Araştırma için Yardım Hibeleri (B) (Hibe Numarası 21H01719), Zorlu Araştırma (Keşif) (Hibe Numarası 22K18927) ve Yenilikçi Alanlarda Bilimsel Araştırma (Grant 17H06443) MEXT, Japonya tarafından yaptırılmıştır.