blog

Sep 21, 2023

Novo catalisador ajuda a transformar lixo plástico em nós

O catalisador de nanopartículas de ouro suportado pode reciclar o poliéster

Catalisador de nanopartículas de ouro suportado pode reciclar poliéster e biomassa

Universidade Metropolitana de Tóquio

imagem: Éteres e ésteres reagem com um disilano na presença de um catalisador híbrido que consiste em nanopartículas de ouro montadas em um substrato de óxido de zircônio. A presença das nanopartículas de ouro e dos locais ácidos e básicos no suporte ajuda a converter os éteres e grupos éster em grupos silano.Veja mais

Crédito: Universidade Metropolitana de Tóquio

Tóquio, Japão – Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Tóquio descobriram que nanopartículas de ouro apoiadas em uma superfície de óxido de zircônio ajudam a transformar materiais residuais como biomassa e poliéster em compostos organossilanos, produtos químicos valiosos usados ​​em uma ampla gama de aplicações. O novo protocolo aproveita a cooperação entre nanopartículas de ouro e a natureza anfotérica (ácida e básica) do suporte de óxido de zircônio. O resultado é uma reação que requer condições menos exigentes, um método mais ecológico de reaproveitamento de resíduos.

A reciclagem é uma grande parte da solução da humanidade para a questão global do lixo plástico. Muito disso é sobre transformar resíduos plásticos em produtos plásticos. No entanto, os cientistas também têm explorado abordagens alternativas para incentivar o uso de resíduos como recurso. Isso inclui a reciclagem, a conversão de resíduos em compostos e produtos totalmente novos que podem ser mais valiosos do que os materiais usados ​​para produzi-los.

Uma equipe de pesquisadores da Universidade Metropolitana de Tóquio liderada pelo professor associado Hiroki Miura tem trabalhado na conversão de plástico e biomassa em organossilanos, moléculas orgânicas com um átomo de silício ligado para formar uma ligação carbono-silício. Organossilanos são materiais valiosos em revestimentos de alto desempenho e intermediários na produção de produtos farmacêuticos e agroquímicos. No entanto, a adição do átomo de silício geralmente envolve reagentes que são sensíveis ao ar, à umidade e requerem altas temperaturas, sem falar em condições fortemente ácidas ou básicas. Isso potencialmente torna o próprio processo de conversão um fardo ambiental.

Agora, a equipe aplicou um material catalisador híbrido que consiste em nanopartículas de ouro apoiadas em um suporte de óxido de zircônio. O catalisador leva grupos éter e éster, ambos abundantes em plásticos como poliéster e compostos de biomassa como celulose e os ajuda a reagir com um composto contendo silício conhecido como disilano. Sob aquecimento moderado em solução, eles criaram com sucesso grupos organossilanos onde o grupo éster ou éter estava situado. Por meio de estudos detalhados do mecanismo, a equipe descobriu que a cooperação entre as nanopartículas de ouro e a natureza anfotérica (básica e ácida) do suporte era responsável pela conversão efetiva e de alto rendimento da matéria-prima em condições amenas.

Dado que o descarte de resíduos de plástico geralmente requer combustão ou condições ácidas/básicas severas, o próprio processo já oferece uma rota fácil para decompor poliésteres em condições muito menos exigentes. No entanto, o ponto-chave aqui é que os produtos da reação são compostos valiosos, prontos para novas aplicações. A equipe espera que esta nova rota para a produção de organossilano faça parte de nosso caminho para um futuro neutro em carbono, onde os plásticos não cheguem ao meio ambiente, mas a produtos mais úteis para a sociedade.

Este trabalho foi apoiado pelo Programa de Iniciativa de Estratégia de Elemento para Catalisadores e Baterias (ESICB) (Número da Concessão JPMXP0112101003), o Programa JST FOREST (Número da Concessão JPMJFR203V), Subvenções em Auxílio à Pesquisa Científica (B) (Número da Concessão 21H01719) , Pesquisa desafiadora (exploratória) (concessão número 22K18927) e pesquisa científica em áreas inovadoras (concessão 17H06443) encomendada pelo MEXT, Japão.

Jornal da Sociedade Química Americana

10.1021/jacks.2c12311

Acoplamento cruzado alquil-silil diverso via homólise de ligações C(sp3)-O inativas com a cooperação de nanopartículas de ouro e óxidos de zircônio anfotéricos