Polyethyleentereftalaat (PET), een belangrijk thermoplastisch polyester, wordt wereldwijd jaarlijks voor meer dan 70 miljoen ton geproduceerd en is wijdverspreid in alledaagse voedselverpakkingen, textiel en andere toepassingen. Achter deze enorme productie wordt echter ongeveer 80% van het PET-afval achteloos weggegooid of gestort, wat leidt tot ernstige milieuvervuiling en verspilling van aanzienlijke koolstofbronnen. Het recyclen van PET-afval is daarom een cruciale uitdaging geworden die doorbraken vereist voor duurzame ontwikkeling op wereldniveau.
Van de bestaande recyclingtechnologieën heeft fotoreforming veel aandacht gekregen vanwege de milieuvriendelijke en milde eigenschappen. Deze techniek maakt gebruik van schone, niet-vervuilende zonne-energie als drijvende kracht, waardoor in situ onder omgevingstemperatuur en -druk actieve redoxsoorten worden gegenereerd die de omzetting en waardevermeerdering van afvalplastic mogelijk maken. De producten van de huidige fotoreformingprocessen zijn echter meestal beperkt tot eenvoudige zuurstofhoudende verbindingen zoals mierenzuur en glycolzuur.
Onlangs heeft een onderzoeksteam van het Centrum voor Fotochemische Conversie en Synthese van een instituut in China voorgesteld om afval-PET en ammoniak te gebruiken als respectievelijk koolstof- en stikstofbronnen voor de productie van formamide via een fotokatalytische CN-koppelingsreactie. Hiervoor ontwierpen de onderzoekers een Pt1Au/TiO2-fotokatalysator. In deze katalysator vangen Pt-atomen selectief fotogegenereerde elektronen op, terwijl Au-nanodeeltjes fotogegenereerde gaten opvangen. Dit verbetert de scheiding en overdrachtsefficiëntie van fotogegenereerde elektron-gatparen aanzienlijk, waardoor de fotokatalytische activiteit toeneemt. De formamideproductiesnelheid bereikte ongeveer 7,1 mmol gcat⁻¹ h⁻¹. Experimenten zoals in-situ infraroodspectroscopie en elektronparamagnetische resonantie onthulden een radicaal-gemedieerd reactiepad: fotogegenereerde gaten oxideren tegelijkertijd ethyleenglycol en ammoniak, waarbij aldehyde-tussenproducten en aminoradicalen (·NH₂) worden gevormd. Deze ondergaan vervolgens een CN-koppelingsreactie om uiteindelijk formamide te vormen. Dit werk baant niet alleen een nieuwe weg voor de hoogwaardige omzetting van afvalplastic, waardoor het spectrum aan PET-upgradeproducten wordt verrijkt, maar biedt ook een groenere, economischere en veelbelovende synthetische strategie voor de productie van belangrijke stikstofhoudende verbindingen zoals farmaceutische producten en pesticiden.
De bijbehorende onderzoeksresultaten werden gepubliceerd in Angewandte Chemie International Edition onder de titel "Fotokatalytische formamidesynthese uit plastic afval en ammoniak via CN-bindingsconstructie onder milde omstandigheden". Het onderzoek werd gefinancierd door projecten van onder meer de National Natural Science Foundation of China en het Joint Laboratory Fund for Novel Materials van de Chinese Academie van Wetenschappen en de Universiteit van Hong Kong.
Geplaatst op: 26 september 2025