該方法涉及將這些材料放置在稱為過渡金屬二硫?qū)倩衔锏亩S材料之上,然后用光照射它們。
這一發(fā)現(xiàn)有可能改進(jìn)我們目前難以分解的塑料的處理方式。相關(guān)研究結(jié)果已發(fā)表在《自然·通訊》雜志上。
“通過利用這些獨(dú)特的反應(yīng),我們可以探索將環(huán)境污染物轉(zhuǎn)化為有價值的可再利用化學(xué)品的新途徑,從而推動更可持續(xù)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,”德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Cockrell工程學(xué)院Walker機(jī)械工程系教授、該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一Yuebing Zheng表示,“這一發(fā)現(xiàn)對解決環(huán)境挑戰(zhàn)和推進(jìn)綠色化學(xué)領(lǐng)域具有重要意義?!?/p>
塑料污染已經(jīng)成為全球環(huán)境危機(jī),每年有數(shù)百萬噸塑料廢物積累在垃圾填埋場和海洋中。傳統(tǒng)的塑料降解方法往往能耗高、對環(huán)境有害且效果不佳。研究人員設(shè)想利用這一新發(fā)現(xiàn)開發(fā)高效的塑料回收技術(shù),以減少污染。
研究人員使用低功率光打破塑料的化學(xué)鍵,并創(chuàng)建新的化學(xué)鍵,將材料轉(zhuǎn)化為發(fā)光碳點(diǎn)。由于碳基納米材料的多種能力,這些碳點(diǎn)需求量很大,并且可能用于下一代計(jì)算機(jī)設(shè)備中的存儲裝置。
“將永遠(yuǎn)無法降解的塑料轉(zhuǎn)化為對許多不同行業(yè)有用的材料,這令人興奮,”加州大學(xué)伯克利分校的博士后學(xué)生Jingang Li說,他在德州大學(xué)奧斯汀分校開始了這項(xiàng)研究。
他提到的這一具體反應(yīng)稱為“C-H 活化”,即有機(jī)分子中的碳-氫鍵被選擇性打破并轉(zhuǎn)化為新的化學(xué)鍵。在這項(xiàng)研究中,二維材料催化了這種反應(yīng),使氫分子變成氣體,從而讓碳分子彼此結(jié)合形成儲存信息的碳點(diǎn)。
需要進(jìn)一步研究和開發(fā)以優(yōu)化這種光驅(qū)動的C-H活化過程,并將其規(guī)模化用于工業(yè)應(yīng)用。然而,這項(xiàng)研究代表了在尋找塑料廢物管理可持續(xù)解決方案方面的重要進(jìn)展。
該研究展示的光驅(qū)動 C-H 活化過程可以應(yīng)用于許多長鏈有機(jī)化合物,包括常用于納米材料系統(tǒng)的聚乙烯和表面活性劑。
其他合著者來自德州大學(xué)奧斯汀分校、日本東北大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室、貝勒大學(xué)和賓夕法尼亞州立大學(xué)。
該工作得到了美國國立衛(wèi)生研究院、國家科學(xué)基金會、日本學(xué)術(shù)振興會、廣瀨基金會和中國國家自然科學(xué)基金的資助。