პოლიეთილენტერეფტალატის (PET), როგორც მნიშვნელოვანი თერმოპლასტიკური პოლიესტერის, წლიური გლობალური წარმოება 70 მილიონ ტონას აჭარბებს და ფართოდ გამოიყენება ყოველდღიური საკვების შესაფუთად, ტექსტილსა და სხვა სფეროებში. თუმცა, ამ მასშტაბური წარმოების უკან, ნარჩენების PET-ის დაახლოებით 80% განურჩევლად იყრება ან ნაგავსაყრელზე იყრება, რაც იწვევს გარემოს სერიოზულ დაბინძურებას და მნიშვნელოვანი ნახშირბადის რესურსების ფლანგვას. ნარჩენების PET-ის გადამუშავების მიღწევის გზა კრიტიკულ გამოწვევად იქცა, რომელიც გლობალური მდგრადი განვითარებისთვის გარღვევას მოითხოვს.
არსებულ გადამუშავების ტექნოლოგიებს შორის, ფოტორეფორმირების ტექნოლოგიამ მნიშვნელოვანი ყურადღება მიიპყრო მისი ეკოლოგიურად სუფთა და რბილი მახასიათებლების გამო. ეს ტექნიკა იყენებს სუფთა, არადამაბინძურებელ მზის ენერგიას, როგორც მამოძრავებელ ძალას, რაც წარმოქმნის აქტიურ რედოქს სახეობებს ადგილზე გარემოს ტემპერატურისა და წნევის ქვეშ, რათა ხელი შეუწყოს ნარჩენების პლასტმასის გარდაქმნას და დამატებითი ღირებულების გაუმჯობესებას. თუმცა, მიმდინარე ფოტორეფორმირების პროცესების პროდუქტები ძირითადად შემოიფარგლება მარტივი ჟანგბადის შემცველი ნაერთებით, როგორიცაა ჭიანჭველმჟავა და გლიკოლის მჟავა.
ცოტა ხნის წინ, ჩინეთის ერთ-ერთი ინსტიტუტის ფოტოქიმიური კონვერსიისა და სინთეზის ცენტრის კვლევითმა ჯგუფმა შემოგვთავაზა PET-ის ნარჩენების და ამიაკის გამოყენება, შესაბამისად, ნახშირბადის და აზოტის წყაროებად, ფორმამიდის მისაღებად ფოტოკატალიზური CN შეერთების რეაქციის მეშვეობით. ამ მიზნით, მკვლევარებმა შექმნეს Pt1Au/TiO2 ფოტოკატალიზატორი. ამ კატალიზატორში, ერთატომიანი Pt საიტები შერჩევით იჭერენ ფოტოგენერირებულ ელექტრონებს, ხოლო Au ნანონაწილაკები იჭერენ ფოტოგენერირებულ ხვრელებს, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის ფოტოგენერირებული ელექტრონ-ხვრელის წყვილების გამოყოფისა და გადაცემის ეფექტურობას, რითაც ზრდის ფოტოკატალიზურ აქტივობას. ფორმამიდის წარმოების სიჩქარემ მიაღწია დაახლოებით 7.1 მმოლ გ-კატ⁻¹ სთ⁻¹-ს. ექსპერიმენტებმა, როგორიცაა ადგილზე ინფრაწითელი სპექტროსკოპია და ელექტრონული პარამაგნიტური რეზონანსი, გამოავლინა რადიკალებით განპირობებული რეაქციის გზა: ფოტოგენერირებული ხვრელები ერთდროულად ჟანგავენ ეთილენგლიკოლს და ამიაკს, წარმოქმნიან ალდეჰიდის შუალედურ პროდუქტებს და ამინო რადიკალებს (·NH₂), რომლებიც განიცდიან CN შეერთებას და საბოლოოდ წარმოქმნიან ფორმამიდს. ეს ნაშრომი არა მხოლოდ ნარჩენების პლასტმასის მაღალი ღირებულების მქონე გადამუშავების ახალ გზას ხსნის, ამდიდრებს PET-ის განახლების პროდუქტების სპექტრს, არამედ უზრუნველყოფს უფრო ეკოლოგიურად სუფთა, უფრო ეკონომიურ და პერსპექტიულ სინთეზურ სტრატეგიას ისეთი მნიშვნელოვანი აზოტის შემცველი ნაერთების, როგორიცაა ფარმაცევტული საშუალებები და პესტიციდები, წარმოებისთვის.
დაკავშირებული კვლევის შედეგები გამოქვეყნდა Angewandte Chemie International Edition-ში სათაურით „ფოტოკატალიზური ფორმამიდის სინთეზი პლასტმასის ნარჩენებიდან და ამიაკიდან CN ბმის კონსტრუქციის გზით რბილ პირობებში“. კვლევა დაფინანსდა ჩინეთის ეროვნული საბუნებისმეტყველო მეცნიერებების ფონდის, ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიასა და ჰონგ-კონგის უნივერსიტეტს შორის ახალი მასალების ერთობლივი ლაბორატორიული ფონდის და სხვა წყაროების მიერ მხარდაჭერილი პროექტებიდან.
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 26 სექტემბერი