Visual saka rong variasi katalis, kanthi bagean cangkang dibusak kanggo nuduhake interior. Bola putih nggambarake cangkang silika, bolongan kasebut minangka pori-pori. Bal-balan ijo padhang makili situs katalitik, sing ana ing sisih kiwa luwih cilik tinimbang sing ana ing sisih tengen. Senar abang sing luwih dawa nggambarake rantai polimer, lan senar sing luwih cendhek minangka produk sawise katalisis. Kabeh senar sing luwih cendhek ukurane padha, nuduhake selektivitas sing konsisten ing variasi katalis. Kajaba iku, ana rantai luwih cilik sing diprodhuksi dening situs katalis sing luwih cilik amarga reaksi kasebut luwih cepet. Kredit: Gambar duweni Argonne National Laboratory, Departemen Energi AS
Teknologi upcycling plastik lagi maju dening katalis sing bubar dikembangake kanggo ngrusak plastik. Tim ilmuwan sing dipimpin dening ilmuwan Laboratorium Ames nemokake katalis anorganik prosesi pisanan ing 2020 kanggo dekonstruksi plastik poliolefin dadi molekul sing bisa digunakake kanggo nggawe produk sing luwih larang. Tim kasebut saiki wis ngembangake lan validasi strategi kanggo nyepetake transformasi tanpa ngorbanake produk sing dikarepake.
Katalis kasebut wiwitane dirancang dening Wenyu Huang, ilmuwan ing Laboratorium Ames. Iku kasusun saka partikel platinum didhukung ing inti silika ngalangi lan diubengi dening cangkang silika karo pori seragam sing nyedhiyani akses kanggo situs katalitik. Jumlah total platinum sing dibutuhake cukup cilik, sing penting amarga biaya platinum sing dhuwur lan pasokan sing winates. Sajrone eksperimen dekonstruksi, ranté polimer dawa mlebu ing pori-pori lan ngubungi situs katalitik, banjur ranté kasebut dipecah dadi potongan-potongan ukuran sing luwih cilik sing ora dadi bahan plastik maneh (pirsani gambar ing ndhuwur kanggo rincian liyane).
Miturut Aaron Sadow, ilmuwan ing Ames Lab lan direktur ing Institute for Cooperative Upcycling of Plastics (iCOUP), tim kasebut nggawe telung variasi katalis. Saben variasi duwe inti ukuran sing padha lan cangkang keropos, nanging diameter partikel platinum beda-beda, saka 1.7 nganti 2.9 nganti 5.0 nm.
Para peneliti hipotesis manawa beda ukuran partikel platinum bakal mengaruhi dawa rantai produk, mula partikel platinum sing gedhe bakal nggawe rantai sing luwih dawa lan sing cilik bakal nggawe rantai sing luwih cendhek. Nanging, tim kasebut nemokake manawa dawa rantai produk padha karo telung katalis.
"Ing literatur, selektivitas kanggo reaksi pembelahan ikatan karbon-karbon biasane beda-beda karo ukuran nanopartikel platinum. Kanthi nyelehake platinum ing ngisor pori, kita weruh sing cukup unik, "ujare Sadow.
Nanging, tingkat ing kang chain padha bejat menyang molekul cilik beda kanggo telung katalis. Partikel platinum sing luwih gedhe bereaksi karo rantai polimer sing dawa luwih alon nalika sing cilik luwih cepet. Tingkat tambah iki bisa nyebabake persentase situs platinum pinggir lan pojok sing luwih dhuwur ing permukaan nanopartikel sing luwih cilik. Situs-situs kasebut luwih aktif kanggo mecah rantai polimer tinimbang platinum sing ana ing permukaan partikel.
Miturut Sadow, asil kasebut penting amarga nuduhake yen aktivitas bisa diatur kanthi bebas saka selektivitas ing reaksi kasebut. "Saiki, kita yakin yen kita bisa nggawe katalis sing luwih aktif sing bakal ngunyah polimer luwih cepet, nalika nggunakake paramèter struktural katalis kanggo nelpon ing dawa rantai produk tartamtu," ujare.
Huang nerangake manawa jinis reaktivitas molekul sing luwih gedhe ing katalis keropos umume ora diteliti sacara umum. Dadi, riset kasebut penting kanggo ngerteni ilmu dhasar lan kepiye cara nindakake plastik upcycling.
"Kita pancene kudu luwih ngerti sistem kasebut amarga kita isih sinau babagan anyar saben dina. Kita njelajah paramèter liyane sing bisa disetel kanggo nambah tingkat produksi lan nggeser distribusi produk, "ujare Huang. "Dadi ana akeh perkara anyar ing dhaptar sing nunggu kita nemokake."
Referensi: "Size-Controlled Nanoparticles Embedded in a Mesoporous Architecture Leading to Efficient and Selective Hydrogenolysis of Polyolefins" dening Xun Wu, Akalanka Tennakoon, Ryan Yappert, Michaela Esveld, Magali S. Ferrandon, Ryan A. Hackler, Anne M. LaPointe, Andreas Heyden, Massimiliano Delferro, Baron Peters, Aaron D. Sadow lan Wenyu Huang, 23 Februari 2022, Jurnal saka American Chemical Society.
DOI: 10.1021/jacs.1c11694
Panliten kasebut ditindakake dening Institute for Cooperative Upcycling of Plastics (iCOUP), sing dipimpin dening Ames Laboratory. iCOUP minangka Pusat Riset Frontier Energi sing dumadi saka ilmuwan saka Laboratorium Ames, Laboratorium Nasional Argonne, UC Santa Barbara, Universitas Carolina Selatan, Universitas Cornell, Northwestern University, lan Universitas Illinois Urbana-Champaign.
