新型催化剂有助于将塑料废物转化为有用的有机硅烷化合物

东京都立大学的研究人员发现，负载在氧化锆表面上的金纳米颗粒有助于将生物质和聚酯等废料转化为有机硅烷化合物，这是用于广泛应用的有价值的化学品。新协议利用了金纳米颗粒与氧化锆载体的两性(酸和碱)性质之间的合作。其结果是一种需要不太苛刻条件的反应——一种更环保的废物升级回收方法。

该论文发表在《美国化学学会杂志》上。

回收是人类解决全球塑料废物问题的重要组成部分。其中大部分是关于将塑料废物转化为塑料制品。然而，科学家们也一直在探索替代方法来鼓励使用废料作为资源。这包括升级再造，将废料转化为全新的化合物和产品，这些化合物和产品可能比用于制造它们的材料更有价值。

由Hiroki Miura副教授领导的东京都立大学的研究小组一直致力于将塑料和生物质转化为有机硅烷，有机硅烷是有机分子，有机分子与硅原子相连以形成碳 - 硅键。有机硅烷是高性能涂料和医药化学品生产中间体的宝贵材料。然而，硅原子的添加通常涉及对空气、水分敏感且需要高温的试剂，更不用说苛刻的酸性或碱性条件了。这可能会使转换过程本身成为环境负担。

现在，该团队已经应用了一种混合催化剂材料，该材料由负载在氧化锆载体上的金纳米颗粒组成。该催化剂含有醚和酯基，这两种基团在聚酯等塑料和纤维素等生物质化合物中含量丰富，并帮助它们与称为二硅烷的含硅化合物发生反应。在溶液中温和加热下，该团队成功地创建了酯或醚基所在的有机硅烷基团。通过对机理的详细研究，研究小组发现，金纳米颗粒与载体的两性(碱性和酸性)性质之间的合作是原材料在温和条件下有效、高产转化的原因。

鉴于塑料废物处理通常需要燃烧或苛刻的酸性/碱性条件，该工艺本身已经提供了一种在不太苛刻的条件下分解聚酯的简单途径。然而，这里的关键点是反应产物本身就是有价值的化合物，为新的应用做好了准备。该团队希望这条通往有机硅烷生产的新途径成为我们通往碳中和未来之路的一部分，在这种未来中，塑料不会进入环境，而是进入社会中更有用的产品。