Полиетилен терефталатът (PET), като важен термопластичен полиестер, има годишно световно производство над 70 милиона тона и се използва широко в ежедневните опаковки за храни, текстил и други области. Въпреки това, въпреки този огромен обем на производство, приблизително 80% от отпадъчния PET се изхвърля безразборно или се депонира, което причинява сериозно замърсяване на околната среда и води до разхищение на значителни въглеродни ресурси. Как да се постигне рециклиране на отпадъчния PET се превърна в критично предизвикателство, изискващо пробиви за глобално устойчиво развитие.
Сред съществуващите технологии за рециклиране, технологията за фотореформиране е получила значително внимание поради своите екологични и меки характеристики. Тази техника използва чиста, незамърсяваща слънчева енергия като движеща сила, генерирайки активни редокс съединения in situ при околна температура и налягане, за да улесни преобразуването и подобряването на добавената стойност на отпадъчните пластмаси. Продуктите от настоящите процеси на фотореформиране обаче са ограничени най-вече до прости кислородсъдържащи съединения като мравчена киселина и гликолова киселина.
Наскоро изследователски екип от Центъра за фотохимично преобразуване и синтез в институт в Китай предложи използването на отпадъчен PET и амоняк като източници на въглерод и азот, съответно, за да се получи формамид чрез фотокаталитична CN реакция на свързване. За тази цел изследователите са проектирали фотокатализатор Pt1Au/TiO2. В този катализатор, едноатомните Pt сайтове селективно улавят фотогенерирани електрони, докато Au наночастиците улавят фотогенерирани дупки, значително подобрявайки ефективността на разделяне и пренос на фотогенерираните електрон-дупкови двойки, като по този начин повишават фотокаталитичната активност. Скоростта на производство на формамид достигна приблизително 7,1 mmol gcat⁻¹ h⁻¹. Експерименти като in-situ инфрачервена спектроскопия и електронен парамагнитен резонанс разкриха радикално медииран реакционен път: фотогенерираните дупки едновременно окисляват етиленгликол и амоняк, генерирайки алдехидни междинни продукти и амино радикали (·NH₂), които претърпяват CN свързване, за да образуват в крайна сметка формамид. Тази работа не само е пионер в нов път за висококачествено преобразуване на отпадъчни пластмаси, обогатявайки спектъра от продукти за надграждане на PET, но също така предоставя по-екологична, по-икономична и обещаваща синтетична стратегия за производството на важни азотсъдържащи съединения, като фармацевтични продукти и пестициди.
Свързаните резултати от изследването са публикувани в международното издание на Angewandte Chemie под заглавие „Фотокаталитичен синтез на формамид от пластмасови отпадъци и амоняк чрез изграждане на CN връзки при меки условия“. Изследването е финансирано от проекти, подкрепени от Националната фондация за природни науки на Китай, Съвместния лабораторен фонд за нови материали между Китайската академия на науките и Университета на Хонконг, както и от други източници.
Време на публикуване: 26 септември 2025 г.