新催化剂有助于将塑料废物转化为有用的有机硅烷化合物

东京都立大学的研究人员发现，负载在氧化锆表面的金纳米粒子有助于将生物质和聚酯等废料转化为有机硅烷化合物，这是一种具有广泛应用价值的化学品。新协议利用了金纳米粒子与氧化锆载体的两性(酸和碱)性质之间的合作。其结果是一个对条件要求不高的反应，一种更环保的废物升级回收方法。

回收是人类解决全球塑料废物问题的重要组成部分。其中很大一部分是关于将塑料废物转化为塑料产品。然而，科学家们也一直在探索替代方法来鼓励将废料用作资源。这包括升级回收，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制造它们的材料更有价值。

由副教授 Hiroki Miura 领导的东京都立大学的一组研究人员一直致力于将塑料和生物质转化为有机硅烷，有机硅烷是一种带有硅原子的有机分子，可形成碳硅键。有机硅烷是高性能涂料和医药和农用化学品生产中的中间体的宝贵材料。然而，硅原子的添加通常涉及对空气、水分敏感并需要高温的试剂，更不用说苛刻的酸性或碱性条件了。这可能会使转化过程本身成为一种环境负担。

现在，该团队已经应用了一种混合催化剂材料，该材料由负载在氧化锆载体上的金纳米颗粒组成。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，并帮助它们与一种称为乙硅烷的含硅化合物发生反应。在溶液中温和加热下，他们成功地在酯基或醚基所在的位置生成了有机硅烷基团。通过对该机制的详细研究，该团队发现金纳米粒子与载体的两性(碱性和酸性)性质之间的合作是原材料在温和条件下有效、高产率转化的原因。

鉴于塑料废物处理通常需要燃烧或苛刻的酸性/碱性条件，该过程本身已经提供了一种在要求低得多的条件下分解聚酯的简单途径。然而，这里的关键是反应产物本身就是有价值的化合物，可以用于新的应用。该团队希望这种生产有机硅烷的新途径成为我们通往碳中和未来之路的一部分，在未来，塑料不会进入环境，而是进入社会更有用的产品。

这项工作得到了催化剂和电池元素战略倡议计划 (ESICB)(赠款号 JPMXP0112101003)、JST 森林计划(赠款号 JPMJFR203V)、科学研究补助金(B)(赠款号 21H01719)的支持，具有挑战性的研究(探索性)(授权号 22K18927)，以及受日本 MEXT 委托的创新领域科学研究(授权号 17H06443)。