Полиэтилентерефталат (ПЭТ), как важный термопластичный полиэфир, ежегодно производится в мире в объеме более 70 миллионов тонн и широко используется в пищевой упаковке, текстиле и других областях. Однако за этим огромным объемом производства скрывается примерно 80% отходов ПЭТ, которые бесконтрольно выбрасываются или захораниваются на свалках, вызывая серьезное загрязнение окружающей среды и приводя к растрате значительных углеродных ресурсов. Вопрос о том, как обеспечить переработку отходов ПЭТ, стал важнейшей задачей, требующей прорывных решений для глобального устойчивого развития.
Среди существующих технологий переработки значительное внимание привлекает технология фотореформинга благодаря своим экологичным и щадящим характеристикам. Эта технология использует чистую, не загрязняющую окружающую среду солнечную энергию в качестве движущей силы, генерируя активные окислительно-восстановительные соединения in situ при температуре и давлении окружающей среды, что способствует преобразованию и повышению ценности отходов пластмасс. Однако продукты современных процессов фотореформинга в основном ограничиваются простыми кислородсодержащими соединениями, такими как муравьиная кислота и гликолевая кислота.
Недавно исследовательская группа из Центра фотохимической конверсии и синтеза в одном из институтов Китая предложила использовать отходы ПЭТ и аммиак в качестве источников углерода и азота соответственно для получения формамида посредством фотокаталитической реакции CN-связывания. Для этого исследователи разработали фотокатализатор Pt1Au/TiO2. В этом катализаторе одноатомные центры Pt избирательно захватывают фотогенерированные электроны, в то время как наночастицы Au захватывают фотогенерированные дырки, значительно повышая эффективность разделения и переноса фотогенерированных электронно-дырочных пар, тем самым увеличивая фотокаталитическую активность. Скорость образования формамида достигла приблизительно 7,1 ммоль гкат⁻¹ ч⁻¹. Эксперименты, такие как инфракрасная спектроскопия in situ и электронный парамагнитный резонанс, выявили радикальный путь реакции: фотогенерированные дырки одновременно окисляют этиленгликоль и аммиак, генерируя альдегидные промежуточные соединения и аминорадикалы (·NH₂), которые подвергаются CN-связыванию с образованием формамида. Данная работа не только открывает новый путь для высокоэффективной переработки отходов пластмасс, обогащая спектр продуктов по модернизации ПЭТ, но и предлагает более экологичную, экономичную и перспективную стратегию синтеза важных азотсодержащих соединений, таких как фармацевтические препараты и пестициды.
Результаты соответствующих исследований были опубликованы в журнале Angewandte Chemie International Edition под названием «Фотокаталитический синтез формамида из пластиковых отходов и аммиака посредством образования связи CN в мягких условиях». Исследование получило финансирование от проектов, поддерживаемых Национальным фондом естественных наук Китая, Объединенным лабораторным фондом новых материалов Китайской академии наук и Гонконгского университета, а также из других источников.
Дата публикации: 26 сентября 2025 г.