Polyetylentereftalat (PET), som är en viktig termoplastisk polyester, har en årlig global produktion på över 70 miljoner ton och används ofta i livsmedelsförpackningar, textilier och andra områden. Bakom denna massiva produktionsvolym kasseras dock cirka 80 % av PET-avfallet urskillningslöst eller deponeras, vilket orsakar allvarlig miljöförorening och leder till slöseri med betydande koldioxidresurser. Hur man ska kunna återvinna PET-avfall har blivit en kritisk utmaning som kräver genombrott för global hållbar utveckling.
Bland befintliga återvinningstekniker har fotoreformeringstekniken fått betydande uppmärksamhet på grund av sina gröna och milda egenskaper. Denna teknik använder ren, icke-förorenande solenergi som drivkraft och genererar aktiva redoxföreningar in situ under omgivningstemperatur och tryck för att underlätta omvandling och förädlingsuppgradering av plastavfall. Produkterna från nuvarande fotoreformeringsprocesser är dock mestadels begränsade till enkla syrehaltiga föreningar såsom myrsyra och glykolsyra.
Nyligen föreslog ett forskarteam från Center for Photochemical Conversion and Synthesis vid ett institut i Kina att använda PET-avfall och ammoniak som kol- respektive kvävekällor för att producera formamid via en fotokatalytisk CN-kopplingsreaktion. För detta ändamål designade forskarna en Pt1Au/TiO2-fotokatalysator. I denna katalysator fångar enatomiga Pt-ställen selektivt fotogenererade elektroner, medan Au-nanopartiklar fångar fotogenererade hål, vilket avsevärt förbättrar separations- och överföringseffektiviteten hos fotogenererade elektron-hål-par och därigenom ökar den fotokatalytiska aktiviteten. Formamidproduktionshastigheten nådde cirka 7,1 mmol gcat⁻¹ h⁻¹. Experiment som in-situ infrarödspektroskopi och elektronparamagnetisk resonans avslöjade en radikalmedierad reaktionsväg: fotogenererade hål oxiderar samtidigt etylenglykol och ammoniak, vilket genererar aldehydmellanprodukter och aminoradikaler (·NH₂), som genomgår CN-koppling för att slutligen bilda formamid. Detta arbete banar inte bara väg för högvärdig omvandling av plastavfall, vilket berikar spektrumet av PET-uppgraderingsprodukter, utan ger också en grönare, mer ekonomisk och lovande syntetisk strategi för produktion av viktiga kvävehaltiga föreningar såsom läkemedel och bekämpningsmedel.
De relaterade forskningsresultaten publicerades i Angewandte Chemie International Edition under titeln ”Photocatalytic Formamide Synthesis from Plastic Waste and Ammonia via CN Bond Construction Under Mild Conditions”. Forskningen finansierades av projekt som stöddes av National Natural Science Foundation of China, Joint Laboratory Fund for Novel Materials mellan den kinesiska vetenskapsakademin och University of Hong Kong, bland andra källor.
Publiceringstid: 26 sep-2025