东京都市大学研究人员取得新突破：金纳米粒子将塑料垃圾变宝贵化学品

东京都市大学研究人员取得新突破：金纳米粒子将塑料垃圾变宝贵化学品

回收是人类解决全球塑料垃圾问题的重要方案之一，大部分塑料垃圾回收后仍会被制成塑料制品，不过科学家一直在探索不同的方法将其转化为更有价值的产品。

东京都立大学（东京）的研究人员团队在这方面取得了突破。他们发现，负载在氧化锆表面的金纳米粒子可以将生物质和聚酯等废料转化为有机硅烷化合物，这是一种可用于多种用途的有价值的化学品。

最新研究成果近日发表于《美国化学会志》（JACS），据称这是一种更加环保、要求更低的废弃物升级方法，利用了金纳米粒子和氧化锆载体的两性（酸性和碱性）特性之间的“协同作用”。

事实上，该团队一直致力于将塑料和生物质转化为有机硅烷，即附着有硅原子的有机分子，形成碳硅键。具体来说，有机硅烷是高性能涂料和生产药品和农用化学品的中间体的宝贵材料。

然而，硅原子的添加往往需要使用对空气和水分敏感的试剂，并且需要高温，更不用说苛刻的酸性或碱性条件，这些条件会使转化过程本身成为环境负担。但现在，该团队已经突破了这个瓶颈。

据悉，他们采用了一种由氧化锆载体上承载的金纳米粒子组成的混合催化剂材料。这种催化剂利用醚和酯基（这两种基团在塑料（如聚酯）和生物质化合物（如纤维素）中含量丰富）来帮助它们与一种名为乙硅烷的含硅化合物发生反应。然后只需稍微加热，他们就成功地在酯或醚基团所在的位置生成了有机硅烷基团。

通过详细的机理研究，研究小组发现，金纳米粒子与载体的两性（碱性和酸性）特性之间的配合实现了温和条件下原料的高效、高产转化。

鉴于塑料废物处理通常需要燃烧或严酷的酸性/碱性条件，该工艺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方法。此外，反应产物本身就是有价值的化合物，可用于新的应用。该团队希望新工艺能够成为人类走向碳中和未来之路的一部分。