Polyethyleentereftalaat (PET), een belangrijk thermoplastisch polyester, kent een jaarlijkse wereldwijde productie van meer dan 70 miljoen ton en wordt veel gebruikt in alledaagse voedselverpakkingen, textiel en andere sectoren. Achter dit enorme productievolume wordt echter ongeveer 80% van het PET-afval lukraak weggegooid of gestort, wat ernstige milieuvervuiling en verspilling van aanzienlijke koolstofbronnen veroorzaakt. Het recyclen van PET-afval is een cruciale uitdaging geworden die doorbraken vereist voor wereldwijde duurzame ontwikkeling.
Van de bestaande recyclingtechnologieën heeft fotoreforming veel aandacht gekregen vanwege de groene en milde eigenschappen. Deze techniek maakt gebruik van schone, niet-vervuilende zonne-energie als drijvende kracht en genereert ter plaatse actieve redoxsoorten onder omgevingstemperatuur en -druk om de conversie en waardetoevoegende opwaardering van afvalkunststoffen te vergemakkelijken. De producten van huidige fotoreformingprocessen beperken zich echter meestal tot eenvoudige zuurstofhoudende verbindingen zoals mierenzuur en glycolzuur.
Onlangs stelde een onderzoeksteam van het Centrum voor Fotochemische Conversie en Synthese van een instituut in China voor om afval-PET en ammoniak te gebruiken als respectievelijk koolstof- en stikstofbronnen om formamide te produceren via een fotokatalytische CN-koppelingsreactie. Daartoe ontwierpen de onderzoekers een Pt1Au/TiO2-fotokatalysator. In deze katalysator vangen Pt-plaatsen op één atoom selectief fotogegenereerde elektronen, terwijl Au-nanodeeltjes fotogegenereerde gaten vangen, wat de scheidings- en overdrachtsefficiëntie van fotogegenereerde elektron-gatparen aanzienlijk verbetert en zo de fotokatalytische activiteit verhoogt. De formamideproductiesnelheid bereikte ongeveer 7,1 mmol gcat⁻¹ h⁻¹. Experimenten zoals in-situ infraroodspectroscopie en elektronenparamagnetische resonantie onthulden een radicaalgemedieerd reactiepad: fotogegenereerde gaten oxideren gelijktijdig ethyleenglycol en ammoniak, waarbij aldehyde-intermediairen en aminoradicalen (·NH₂) worden gegenereerd, die CN-koppeling ondergaan om uiteindelijk formamide te vormen. Dit werk vormt niet alleen een pionier op het gebied van een nieuw pad voor de hoogwaardige verwerking van afvalkunststoffen, wat het aanbod van PET-verbeterende producten verrijkt, maar biedt ook een groenere, zuinigere en veelbelovende synthetische strategie voor de productie van belangrijke stikstofhoudende verbindingen zoals farmaceutische producten en pesticiden.
De onderzoeksresultaten werden gepubliceerd in Angewandte Chemie International Edition onder de titel "Fotokatalytische formamidesynthese uit plastic afval en ammoniak via CN-bindingconstructie onder milde omstandigheden". Het onderzoek ontving financiering uit projecten die onder andere werden ondersteund door de National Natural Science Foundation of China, het Joint Laboratory Fund for Novel Materials van de Chinese Academie van Wetenschappen en de Universiteit van Hongkong.
Plaatsingstijd: 26-09-2025