8 C
Brüsszel
Vasárnap, szeptember 25, 2022

Egyedülálló katalizátor a műanyagok lebontásához, utat nyit a műanyagok újrahasznosításához

NYILATKOZAT: A cikkekben közölt információk és vélemények az azokat közölők sajátjai, és ez a saját felelősségük. A The European Timesban való megjelenés nem jelenti automatikusan a nézet jóváhagyását, hanem a kifejezés jogát.

Még több a szerzőtől

svg%3E – Egyedülálló katalizátor a műanyagok lebontásához, utat nyit a műanyagok újrahasznosításához

A katalizátor két változatának képe, a héj egy szegmensével eltávolítva a belsejét. A fehér gömb a szilícium-dioxid héjat, a lyukak a pórusokat jelentik. Az élénkzöld gömbök a katalitikus helyeket jelentik, a bal oldaliak sokkal kisebbek, mint a jobb oldaliak. A hosszabb piros húrok a polimer láncokat képviselik, a rövidebbek pedig a katalízis utáni termékek. Minden rövidebb húr hasonló méretű, ami a konzisztens szelektivitást jelenti a katalizátorváltozatok között. Ezenkívül a kisebb katalizátorhelyek több kisebb láncot termelnek, mivel a reakció gyorsabban megy végbe. Köszönetnyilvánítás: A kép az Argonne National Laboratory jóvoltából, az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma


A műanyagok újrahasznosítási technológiáit egy nemrégiben kifejlesztett műanyaglebontási katalizátor fejleszti. Az Ames Laboratórium tudósai által vezetett tudóscsoport felfedezte a első feldolgozási szervetlen katalizátor 2020-ban a poliolefin műanyagokat olyan molekulákká bontani, amelyek segítségével értékesebb termékek állíthatók elő. A csapat most kidolgozott és jóváhagyott egy stratégiát az átalakulás felgyorsítására a kívánatos termékek feláldozása nélkül.

A katalizátort eredetileg Wenyu Huang, az Ames Laboratory tudósa tervezte. Platinarészecskékből áll, amelyek szilárd szilícium-dioxid magon vannak megtámasztva, és szilícium-dioxid héj veszi körül, egyenletes pórusokkal, amelyek hozzáférést biztosítanak a katalitikus helyekhez. A szükséges platina teljes mennyisége meglehetősen kicsi, ami a platina magas ára és korlátozott kínálata miatt fontos. A dekonstrukciós kísérletek során a hosszú polimer láncok befutnak a pórusokba és érintkeznek a katalitikus helyekkel, majd a láncokat kisebb méretű darabokra törik, amelyek már nem műanyagok (további részletekért lásd a fenti képet).


Aaron Sadow, az Ames Lab tudósa és az intézet igazgatója szerint Institute for Cooperative Upcycling of Plastics (iCOUP), a csapat a katalizátor három változatát készítette el. Mindegyik változatban azonos méretű magok és porózus héjak voltak, de a platinarészecskék átmérője változó, 1.7-2.9-5.0 nm.

A kutatók azt feltételezték, hogy a platina részecskeméretének különbségei befolyásolják a termékláncok hosszát, így a nagy platinarészecskékből hosszabb, a kicsikből pedig rövidebbek lesznek a láncok. A csapat azonban felfedezte, hogy a termékláncok hossza mindhárom katalizátor esetében azonos méretű.

„Az irodalomban a szén-szén kötés hasítási reakcióinak szelektivitása általában a platina nanorészecskék méretétől függően változik. Azzal, hogy platinát helyeztünk a pórusok aljára, valami egészen egyedit láttunk” – mondta Sadow.



Ehelyett a láncok kisebb molekulákra való törésének sebessége eltérő volt a három katalizátor esetében. A nagyobb platinarészecskék lassabban, míg a kisebbek gyorsabban reagáltak a hosszú polimerlánccal. Ez a megnövekedett arány annak köszönhető, hogy a kisebb nanorészecskék felületén magasabb az él- és sarokplatina helyek aránya. Ezek a helyek aktívabbak a polimerlánc hasításában, mint a részecskék felületén elhelyezkedő platina.

Sadow szerint az eredmények azért fontosak, mert azt mutatják, hogy ezekben a reakciókban az aktivitás a szelektivitástól függetlenül szabályozható. "Most biztosak vagyunk abban, hogy tudunk olyan aktívabb katalizátort készíteni, amely még gyorsabban rágja fel a polimert, miközben a katalizátor szerkezeti paraméterei segítségével beállítja a terméklánc bizonyos hosszát" - mondta.

Huang kifejtette, hogy a porózus katalizátorok ilyen típusú nagyobb molekulájú reaktivitását általában nem vizsgálják széles körben. Tehát a kutatás fontos az alaptudomány megértéséhez, valamint annak megértéséhez, hogyan teljesít a műanyagok újrahasznosítása terén.

„Valóban tovább kell értenünk a rendszert, mert még mindig minden nap tanulunk új dolgokat. Olyan egyéb paramétereket vizsgálunk, amelyeket a termelési ráta további növelése és a termékelosztás eltolódása érdekében hangolhatunk” – mondta Huang. "Szóval sok új dolog van a listánkon, amelyek felfedezésre várnak."


Hivatkozás: Xun Wu, Akalanka Tennakoon, Ryan Yappert, Michaela Esveld, Magali S. Ferrandon, Ryan A. LaPoin, Andreas M.: „Mezopórusos architektúrába ágyazott méretvezérelt nanorészecskék, amelyek a poliolefinek hatékony és szelektív hidrogenolíziséhez vezetnek”. Heyden, Massimiliano Delferro, Baron Peters, Aaron D. Sadow és Wenyu Huang, 23. február 2022., Journal of the American Chemical Society.
DOI: 10.1021/jacs.1c11694

A kutatást az Institute for Cooperative Upcycling of Plastics (iCOUP) végezte, az Ames Laboratory vezetésével. Az iCOUP egy Energy Frontier Research Center, amely az Ames Laboratory, Argonne National Laboratory, UC Santa Barbara, Dél-Karolinai Egyetem, Cornell Egyetem tudósaiból áll, Northwestern Universityés az Illinois Egyetem Urbana-Champaign.

- Reklám -
- EXKLUZÍV TARTALOM -spot_img
- Reklám -
- Reklám - spot_img

Muszáj elolvasni

Legfrissebb cikkek