物理科技生物学-PHYICA

一种前所未有的催化剂模拟自然过程来分解爱(法国电影)塑料并生产有价值的新产品

化学 2022-04-08 00:02:05

埃姆斯实验室 信用:Unsplash/CC0公共领域 虽然塑料回收不是新的科学,但目前的工艺并没有使其在经济上有价值——废塑料被“降级循环”成更低等级、更无用的材料

这是一个挑战,也是解决日益严重的一次性塑料全球污染危机的一个障碍

由美国领导的多机构科学家团队

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能源部艾姆斯实验室开发了一种同类催化剂,能够加工聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃塑料,这类聚合物广泛用于塑料购物袋、牛奶壶、洗发水瓶子、玩具和食品容器等

该工艺生产出均匀、高质量的成分,可用于生产燃料、溶剂和润滑油,这些产品具有很高的价值,并有可能将这些和其他用过的塑料转化为未开发的资源

“我们在这项工作上向前迈出了一大步,”艾姆斯实验室的科学家、塑料制品合作升级研究所所长亚伦·萨道说

“我们假设我们可以借鉴自然,模仿酶精确分解蛋白质和纤维素等大分子的过程

我们成功地做到了这一点,我们很高兴能够进一步优化和发展这一过程

" 这个独特的过程依赖于纳米粒子技术

艾姆斯实验室的科学家黄文玉设计了一种介孔二氧化硅纳米粒子,由具有催化活性位点的铂核组成,周围是长的二氧化硅孔或通道,长的聚合物链通过这些孔或通道与催化剂相连

通过这种设计,催化剂能够保持较长的聚合物链并将其裂解成一致的、均匀的较短片段,这些片段最有可能向上循环成为新的、更有用的最终产品

“这种类型的受控催化过程以前从未基于无机材料设计,”黄,他专门设计结构明确的纳米催化剂

“我们能够证明,在释放分子之前,催化过程能够对同一分子执行多个相同的分解步骤

" 艾姆斯实验室的固态核磁共振专家弗雷德·佩拉斯(Fred Perras)的测量让该团队能够在原子尺度上仔细检查催化剂的活性,并证实长聚合物链很容易通过催化剂孔,其方式类似于科学家们试图模仿的酶促过程

发表在《自然催化》上的论文《通过加工机理催化高密度聚乙烯的上循环》进一步讨论了这项研究

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