金纳米粒子催化剂有助于将塑料废料转化为有用的化合物

金纳米粒子催化剂有助于将塑料废料转化为有用的化合物金纳米粒子催化剂可以回收聚酯和生物质来自东京都立大学的研究人员发现，支持在氧化锆表面的金纳米粒子有助于将像生物质和聚酯这样的废料变成有机硅烷化合物，这是用于广泛用途的宝贵化学品。新方案利用了金纳米粒子和氧化锆支持物的两性（酸和碱）性质之间的合作。其结果是一个需要较少条件的反应，以及一个更环保的废物升级回收方法。循环利用是人类解决全球塑料垃圾问题的一个重要部分。它的大部分内容是将塑料垃圾变成塑料产品。然而，科学家们也一直在探索其他方法，以鼓励将废物材料作为一种资源使用。这包括升级再造，将废料转化为全新的化合物和产品，这些化合物和产品可能比用来制造它们的材料更有价值。醚和酯在由安装在氧化锆基底上的金纳米粒子组成的混合催化剂存在下与二硅烷反应。金纳米粒子的存在以及支持物上的酸性和碱性位点有助于将醚和酯基转化为硅烷基。资料来源：东京都立大学由三浦宏树副教授领导的东京都大学的一个研究小组一直致力于将塑料和生物质转化为有机硅烷，有机硅烷是连接有硅原子的有机分子，形成碳硅键。有机硅烷是高性能涂料的宝贵材料，也是生产药品和农用化学品的中间体。然而，硅原子的添加往往涉及对空气和水分敏感的试剂，需要高温，更不用说苛刻的酸性或碱性条件可能使转换过程本身成为环境负担。现在，该团队已经应用了一种混合催化剂材料，由支持在氧化锆载体上的金纳米粒子组成。该催化剂采用醚基和酯基，这两种基团在聚酯等塑料和纤维素等生物质化合物中都很丰富，并帮助它们与一种被称为二硅烷的含硅化合物发生反应。在溶液中温和加热的情况下，他们成功地在酯或醚基所在的地方创建了有机硅烷基团。通过对机制的详细研究，该团队发现，金纳米粒子和支持物的两性（包括碱性和酸性）性质之间的合作是在温和条件下有效、高产地转换原材料的原因。鉴于塑料垃圾处理通常需要燃烧或苛刻的酸性/碱性条件，该工艺本身已经提供了一条在要求低得多的条件下分解聚酯的简便途径。然而，这里的关键点是，反应的产物本身是有价值的化合物，可以用于新的应用。该团队希望，这条生产有机硅烷的新路线构成了我们通往碳中和未来的途径的一部分，在那里，塑料不会进入环境，而是成为社会中更有用的产品。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350321.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350321.htm

绿色化学技术新突破 研究人员将氨转化为可持续氮源

绿色化学技术新突破研究人员将氨转化为可持续氮源通过主族元素化合物对氨进行可逆活化和催化转移。资料来源：弗兰克-布雷赫，德国工业技术大学胺是农用和医药化学品以及洗涤剂、染料、润滑剂和涂料的基本成分。此外，还可用作生产聚氨酯的催化剂。胺还可用于炼油厂和发电厂的气体洗涤器。通过破坏氮和氢之间的强键（即活化），氨分子至少在理论上可以转移到其他分子上，如不饱和碳氢化合物。例如，将氨转移到化学工业中的重要物质乙烯上就会产生乙胺。化学家将这种加成称为氢化反应。然而，氨和乙烯之间不易发生反应。反应的发生需要催化剂。然而，基于过渡金属的传统催化剂会与氨发生反应而失去活性。"因此，非活化烯烃与氨的氢化反应被认为是催化领域的一大挑战与目标，"KIT无机化学研究所分子化学部研究小组负责人FrankBreher教授说。氨的活化和催化转移通过与帕德博恩大学（PaderbornUniversity）和马德里康普顿斯大学（ComplutenseUniversityofMadrid）的研究人员合作，无机化学研究所的弗兰克-布雷赫（FrankBreher）教授和费利克斯-克雷默（FelixKrämer）博士现在距离实现这一具有挑战性的目标又近了一步。"我们已经开发出一种氨的活化系统，它不是基于过渡金属，而是基于主族元素。活化和随后转移氨的"原子经济"过程不会产生任何废物，这在可持续发展方面具有特别意义，"布雷赫说。相关研究成果现已发表在《自然-化学》杂志上。研究小组制备出了一种所谓的受挫路易斯对（FLP），它由作为电子对受体的酸和作为电子对供体的碱组成。通常情况下，两者会相互反应并产生加合物。如果阻止或至少限制加合物的形成，就会产生受挫情况，分子很容易与氨等小分子发生反应。"关键是要抑制反应性，使其与小分子的反应是可逆的。只有这样，才有可能在催化中使用这种FLP。我们是第一个用氨作为底物实现这一点的人，"Breher报告说。研究发现，FLP很容易以热中性方式与非水氨发生反应，并在室温下可逆地拆分氨的氮氢键。研究人员首次展示了基于主族元素的催化剂催化的NH3转移反应。"迄今为止，我们只转化了活化底物，没有转化不饱和碳氢化合物。但我们已经更接近我们梦想中的反应了，"布雷赫说。"我们预计，我们的首次原理验证将启动进一步的工作，将N-H活化氨用作一种易于获得且可持续的氮源。"参考文献FelixKrämer、JanParadies、IsraelFernández和FrankBreher于2023年9月28日发表在《自然-化学》上的文章："一种能够在非水介质中活化和催化氨转移的结晶铝碳基双亲化合物"。DOI:10.1038/s41557-023-01340-9编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1403155.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1403155.htm

科学家发明一种强度更高、可回收的塑料

科学家发明一种强度更高、可回收的塑料新的可生物降解聚酯由于其出色的化学和生物降解能力以及令人印象深刻的机械性能，有可能被用作一种可持续的、环境友好的热塑性材料，可以很容易地被回收。常见的高密度聚乙烯（HDPE）是一种特别坚固和耐用的材料。它的热塑性能归功于其分子链的内部结构，这些分子链以结晶方式排列，由于范德华力而产生了额外的吸引力。这些分子链也是纯碳氢化合物。结晶性和碳氢化合物含量的结合意味着有能力降解塑料的微生物无法进入分子链将其分解。德国康斯坦茨大学的StefanMecking及其同事的研究小组现在已经开发出一种聚酯，它的结晶度与高密度聚乙烯相似，而且还保留了其有益的机械性能。与聚乙烯不同，聚酯还含有理论上可以被化学或酶降解的功能团。然而，在正常情况下，聚酯的结晶度越高（即与高密度聚乙烯越相似），它就越不容易被生物降解。该团队对他们发明的结晶聚酯在接触到酶时的降解速度感到惊讶。Mecking解释说："我们用自然环境中存在的酶测试了降解，它比我们的参考材料快一个数量级。不仅仅是酶溶液降解了该材料：土壤微生物也能够完全堆肥该聚酯。"但究竟是什么让这种聚酯纤维具有如此特殊的生物降解性呢？研究小组能够确定乙二醇的重大贡献，乙二醇是聚酯的组成成分之一。Mecking补充说。"这种构件实际上在聚酯中非常常见。它提供了高熔点，但它也增加了这些类似聚乙烯材料的降解性"。由于其良好的化学和生物降解性，再加上其机械性能，这种新的聚酯可以作为一种可回收的热塑性材料找到应用，对环境的影响最小。Mecking补充说，最终目标是进行闭环化学回收，将塑料分解成原材料并生产新塑料。该团队设计的这种塑料的额外好处是，如果有任何材料在这个闭环中进入环境，它们可以进行生物降解，不会留下持久的影响。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345227.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345227.htm

新技术将传统上不可回收的塑料转化为有用的化学品

新技术将传统上不可回收的塑料转化为有用的化学品ORNL开发的塑料解构工艺从混合塑料废料中选择性地生产出有价值的化学品。图片来源：TomonoriSaito、MdArifuzzaman和AdamMalin，ORNL/美国能源部这项技术由美国橡树岭国家实验室的TomonoriSaito和前博士后研究员MdArifuzzaman共同发明，使用一种特别高效的有机催化剂，可以选择性地解构各种塑料，包括各种消费塑料的混合物。Arifuzzaman目前在Re-Du公司工作，是现任创新十字路口研究员。与传统的石油生产相比，利用塑料废弃物生产化学品所需的能源更少，释放的温室气体也更少。科学家们说，这种途径为实现净零社会迈出了关键一步。发表在《材料地平线》（MaterialsHorizons）上的这篇研究报告的通讯作者Saito说："这一概念提供了高效、低碳的塑料化学循环利用，为建立塑料的闭环循环提供了一种前景广阔的战略。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387919.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387919.htm

科学家在回收塑料中发现大量药物和有毒化学品

科学家在回收塑料中发现大量药物和有毒化学品这项研究由瑞典哥德堡大学的科学家领导，调查了来自东欧、亚洲、非洲和南美洲13个国家的回收塑料颗粒。通过使用一系列化学分析工具，研究发现这些塑料颗粒都含有一系列令人匪夷所思的化合物，其中许多被认为是剧毒物质。发现的最大一类化学物质是杀虫剂，有162种化合物来自这一类。排名第二的是89种不同的药品。第三名是65种不同的工业化学品。其次是其他类别的化学品，包括表面活性剂、兴奋剂、香料、染料、驱虫剂、腐蚀抑制剂等。研究人员说，"总共检测到并量化了491种有机化合物，另有170种化合物被初步注释"。其中一些化学物质来自塑料本身的制造过程，另一些则是在回收阶段引入的，还有一些则是通过吸附过程进入塑料中的。研究人员说，由于发现的化合物种类繁多，他们认为回收塑料不适合大多数用途，也不利于材料生命周期的循环。哥德堡大学的BethanieCarneyAlmroth教授说："塑料回收一直被吹捧为塑料污染危机的解决方案，但塑料中的有毒化学物质使塑料的再利用和处置变得复杂，并阻碍了回收利用。"研究人员指出，目前还没有监测计划来分析回收塑料中的化学物质，而且只有1%的塑料化学物质受到国际监管。他们补充说，目前还没有关于报告回收过程中使用的化学品的政策，并呼吁改变这种状况。研究小组在本月发表在《科学》杂志上的通信中写道："这些有害化学物质给回收工人和消费者以及更广泛的社会和环境带来了风险。必须迅速淘汰已知会对人类健康和环境造成危害的化学添加剂，同时必须识别和限制非有意添加的物质"。根据研究结果，研究小组还补充说，需要制定相关法规，明确规定回收塑料在哪些方面可以使用，哪些方面不可以使用，比如玩具和食品包装。该研究报告已发表在《科学导刊》（ScienceDirect）上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396053.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1396053.htm

新催化剂可将废物转化为有价值的环保产品

新催化剂可将废物转化为有价值的环保产品这种新的催化剂旨在向脂肪族碳氢化合物添加官能团，脂肪族碳氢化合物是仅由氢和碳组成的有机化合物。这些碳氢化合物通常不与水混合，由于缺乏官能团而形成独立的层。通过在这些碳氢化合物链中加入官能团，可以大大改变材料的特性，使其更容易回收。"天然气中的甲烷是最简单的碳氢化合物，只有碳-氢（CH）键。油和聚合物有碳原子链，由碳-碳（CC）键连接，"Sadow解释说。脂肪族碳氢化合物构成了大量的石油和精炼石油产品，如塑料和机油。这些材料"没有其他功能团，这意味着它们不容易被生物降解，"Sadow说。"因此，长期以来，催化领域的一个目标是能够将这些种类的材料，添加其他原子，如氧气，或从这些简单的化学品中建立新的结构。"不幸的是，向碳氢化合物链添加原子的传统方法需要大量的能量投入。首先，石油被加热和加压"裂解"成小的构建块。接下来，这些构件被用来生长链。最后，在链的末端添加所需的原子。在这种新方法中，现有的脂肪族碳氢化合物无需裂解，在低温下就能直接转化。Sadow的团队之前使用一种催化剂来打破这些碳氢化合物链中的CC键，同时将铝连接到较小的链的末端。接下来，他们插入了氧或其他原子以引入功能团。为了开发一个互补的过程，该团队找到了一种避免CC键断裂步骤的方法。根据起始材料的链长和产品的理想特性，研究人员想缩短链或简单地添加氧功能团。如果能避免CC裂解，原则上可以只把链从催化剂转移到铝上，然后加入空气来安装官能团。Sadow解释说，这种催化剂是通过将一种市售的锆化合物附着在市售的二氧化硅-氧化铝上合成的。这些物质都是地球上丰富的、廉价的，这对未来潜在的商业应用是有利的。此外，催化剂和反应物在可持续性和成本方面也很有优势。铝是地球上最丰富的金属，所使用的铝反应物的合成不会产生废弃的副产品。基于氧化锆的催化剂前体在空气中是稳定的，容易获得，并在反应器中被激活。因此，与很多对空气极其敏感的早期有机金属化学不同，这种催化剂前体很容易处理。这种化学反应是朝着能够影响各种塑料的物理特性的方向迈出的一步，例如使它们更坚固和更容易着色Sadow把这个项目的成功归功于iCOUP的合作性质。埃姆斯国家实验室的佩拉斯小组利用核磁共振（NMR）光谱学研究了催化剂结构。康奈尔大学和阿贡国家实验室的Coates、LaPointe和Delferro小组研究了聚合物结构和物理特性。伊利诺伊大学的Peters小组对聚合物功能化进行了统计建模。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350043.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350043.htm