Polyetylentereftalat (PET), som er en viktig termoplastisk polyester, har en årlig global produksjon på over 70 millioner tonn og er mye brukt i daglig matemballasje, tekstiler og andre felt. Bak dette massive produksjonsvolumet blir imidlertid omtrent 80 % av PET-avfall kastet eller deponert, noe som forårsaker alvorlig miljøforurensning og sløsing med betydelige karbonressurser. Hvordan man skal oppnå resirkulering av PET-avfall har blitt en kritisk utfordring som krever gjennombrudd for global bærekraftig utvikling.
Blant eksisterende resirkuleringsteknologier har fotoreformeringsteknologi fått betydelig oppmerksomhet på grunn av sine grønne og milde egenskaper. Denne teknikken bruker ren, ikke-forurensende solenergi som drivkraft, og genererer aktive redoksforbindelser in situ under romtemperatur og -trykk for å legge til rette for konvertering og verdiøkende oppgradering av plastavfall. Produktene fra nåværende fotoreformeringsprosesser er imidlertid stort sett begrenset til enkle oksygenholdige forbindelser som maursyre og glykolsyre.
Nylig foreslo et forskerteam fra Center for Photochemical Conversion and Synthesis ved et institutt i Kina å bruke PET-avfall og ammoniakk som henholdsvis karbon- og nitrogenkilder for å produsere formamid via en fotokatalytisk CN-koblingsreaksjon. For dette formålet utviklet forskerne en Pt1Au/TiO2-fotokatalysator. I denne katalysatoren fanger enkeltatom-Pt-steder selektivt fotogenererte elektroner, mens Au-nanopartikler fanger opp fotogenererte hull, noe som forbedrer separasjons- og overføringseffektiviteten til fotogenererte elektron-hull-par betydelig, og dermed øker den fotokatalytiske aktiviteten. Formamidproduksjonshastigheten nådde omtrent 7,1 mmol gcat⁻¹ h⁻¹. Eksperimenter som in-situ infrarødspektroskopi og elektronparamagnetisk resonans avslørte en radikalmediert reaksjonsvei: fotogenererte hull oksiderer samtidig etylenglykol og ammoniakk, og genererer aldehydmellomprodukter og aminoradikaler (·NH₂), som gjennomgår CN-kobling for til slutt å danne formamid. Dette arbeidet baner ikke bare vei for høyverdig omdanning av plastavfall, og beriker spekteret av PET-oppgraderingsprodukter, men gir også en grønnere, mer økonomisk og lovende syntetisk strategi for produksjon av viktige nitrogenholdige forbindelser som legemidler og plantevernmidler.
De relaterte forskningsfunnene ble publisert i Angewandte Chemie International Edition under tittelen «Photocatalytic Formamide Synthesis from Plastic Waste and Ammonia via CN Bond Construction Under Mild Conditions». Forskningen mottok finansiering fra prosjekter støttet av National Natural Science Foundation of China, Joint Laboratory Fund for Novel Materials mellom det kinesiske vitenskapsakademiet og University of Hong Kong, blant andre kilder.
Publisert: 26. september 2025