Поліетилентерефталат (ПЕТ), як важливий термопластичний поліестер, має щорічне світове виробництво, що перевищує 70 мільйонів тонн, і широко використовується в повсякденній упаковці харчових продуктів, текстилі та інших галузях. Однак, за цим величезним обсягом виробництва, приблизно 80% відходів ПЕТ без розбору викидається або захоронюється на сміттєзвалищах, що спричиняє серйозне забруднення навколишнього середовища та призводить до марнування значних вуглецевих ресурсів. Як досягти переробки відходів ПЕТ, стало критичним завданням, що вимагає проривів у сфері глобального сталого розвитку.
Серед існуючих технологій переробки технологія фотореформування привернула значну увагу завдяки своїм екологічним та м’яким характеристикам. Ця технологія використовує чисту, не забруднюючу сонячну енергію як рушійну силу, генеруючи активні окисно-відновні сполуки in situ за кімнатної температури та тиску, що сприяє перетворенню та підвищенню доданої вартості відходів пластмас. Однак продукти сучасних процесів фотореформування здебільшого обмежуються простими кисневмісними сполуками, такими як мурашина та гліколева кислота.
Нещодавно дослідницька група з Центру фотохімічної конверсії та синтезу в інституті Китаю запропонувала використовувати відходи ПЕТ та аміак як джерела вуглецю та азоту відповідно для отримання формаміду за допомогою фотокаталітичної реакції CN-зв'язування. З цією метою дослідники розробили фотокаталізатор Pt1Au/TiO2. У цьому каталізаторі одноатомні сайти Pt вибірково захоплюють фотогенеровані електрони, тоді як наночастинки Au захоплюють фотогенеровані дірки, значно підвищуючи ефективність розділення та переносу фотогенерованих електрон-діркових пар, тим самим підвищуючи фотокаталітичну активність. Швидкість виробництва формаміду досягла приблизно 7,1 ммоль гкат⁻¹ год⁻¹. Такі експерименти, як інфрачервона спектроскопія in situ та електронний парамагнітний резонанс, виявили радикально-опосередкований шлях реакції: фотогенеровані дірки одночасно окислюють етиленгліколь та аміак, генеруючи альдегідні проміжні продукти та амінорадикали (·NH₂), які зазнають CN-зв'язування, зрештою утворюючи формамід. Ця робота не лише відкриває новий шлях для високоцінного перетворення відходів пластику, збагачуючи спектр продуктів для покращення ПЕТ, але й пропонує більш екологічну, економічну та перспективну синтетичну стратегію для виробництва важливих азотовмісних сполук, таких як фармацевтичні препарати та пестициди.
Результати відповідного дослідження були опубліковані в міжнародному виданні Angewandte Chemie під назвою «Фотокаталітичний синтез формаміду з пластикових відходів та аміаку шляхом побудови CN-зв'язку в м'яких умовах». Дослідження отримало фінансування з проектів, що підтримуються Національним фондом природничих наук Китаю, Спільним лабораторним фондом нових матеріалів між Китайською академією наук та Гонконзьким університетом, серед інших джерел.
Час публікації: 26 вересня 2025 р.