A polietilén-tereftalát (PET), mint fontos hőre lágyuló poliészter, éves globális termelése meghaladja a 70 millió tonnát, és széles körben használják a mindennapi élelmiszer-csomagolásokban, textíliákban és más területeken. E hatalmas termelési volumen mögött azonban a PET hulladék körülbelül 80%-a válogatás nélkül ártalmatlanításra vagy hulladéklerakókban való elhelyezésre kerül, ami súlyos környezetszennyezést okoz, és jelentős szén-dioxid-források pazarlásához vezet. A PET hulladék újrahasznosításának megvalósítása kritikus kihívássá vált, amely áttörést igényel a globális fenntartható fejlődés érdekében.
A meglévő újrahasznosítási technológiák közül a fotoreformálás jelentős figyelmet kapott zöld és enyhe tulajdonságai miatt. Ez a technika tiszta, nem szennyező napenergiát használ hajtóerőként, aktív redox vegyületeket generálva in situ környezeti hőmérsékleten és nyomáson, elősegítve a hulladék műanyagok átalakítását és hozzáadott értékű felújítását. A jelenlegi fotoreformálási eljárások termékei azonban többnyire egyszerű oxigéntartalmú vegyületekre, például hangyasavra és glikolsavra korlátozódnak.
Nemrégiben egy kínai intézet Fotokémiai Konverziós és Szintézis Központjának kutatócsoportja azt javasolta, hogy hulladék PET-et és ammóniát használjanak szén-, illetve nitrogénforrásként formamid előállítására egy fotokatalitikus CN kapcsolási reakció révén. Ennek érdekében a kutatók egy Pt1Au/TiO2 fotokatalizátort terveztek. Ebben a katalizátorban az egyatomos Pt-helyek szelektíven fogják be a fotogenerált elektronokat, míg az Au-nanorészecskék a fotogenerált lyukakat fogják be, jelentősen növelve a fotogenerált elektron-lyuk párok elválasztási és átviteli hatékonyságát, ezáltal növelve a fotokatalitikus aktivitást. A formamid termelési sebessége elérte a körülbelül 7,1 mmol gcat⁻¹ h⁻¹-t. Az olyan kísérletek, mint az in situ infravörös spektroszkópia és az elektron paramágneses rezonancia, egy gyökök által közvetített reakcióutat tártak fel: a fotogenerált lyukak egyidejűleg oxidálják az etilénglikolt és az ammóniát, aldehid intermediereket és aminogyököket (·NH₂) hozva létre, amelyek CN-kapcsoláson mennek keresztül, végül formamidot képezve. Ez a munka nemcsak egy új utat nyit a hulladék műanyagok nagy értékű átalakítására, gazdagítva a PET-javító termékek spektrumát, hanem egy környezetbarátabb, gazdaságosabb és ígéretesebb szintetikus stratégiát is kínál fontos nitrogéntartalmú vegyületek, például gyógyszerek és peszticidek előállítására.
A kapcsolódó kutatási eredményeket az Angewandte Chemie International Edition című folyóiratban tették közzé „Fotokatalitikus formamid szintézis műanyag hulladékból és ammóniából CN-kötés előállításával enyhe körülmények között” címmel. A kutatást többek között a Kínai Nemzeti Természettudományi Alap, a Kínai Tudományos Akadémia és a Hongkongi Egyetem Új Anyagokért Közös Laboratóriumi Alapja által támogatott projektek finanszírozták.
Közzététel ideje: 2025. szeptember 26.