Polyetyléntereftalát (PET) ako dôležitý termoplastický polyester má ročnú celosvetovú produkciu presahujúcu 70 miliónov ton a je široko používaný v každodennom balení potravín, textilu a ďalších oblastiach. Napriek tomuto masívnemu objemu produkcie sa však približne 80 % odpadového PET bez rozdielu vyhadzuje alebo skládkuje, čo spôsobuje vážne znečistenie životného prostredia a vedie k plytvaniu značným zdrojom uhlíka. Spôsob, akým sa recykluje odpadový PET, sa stal kritickou výzvou, ktorá si vyžaduje prelomové riešenia pre globálny udržateľný rozvoj.
Spomedzi existujúcich recyklačných technológií si technológia fotoreformingu získala značnú pozornosť vďaka svojim ekologickým a šetrným vlastnostiam. Táto technika využíva čistú, neznečisťujúcu slnečnú energiu ako hnaciu silu, ktorá generuje aktívne redoxné zlúčeniny in situ pri okolitej teplote a tlaku, čo uľahčuje premenu a zhodnocovanie odpadových plastov. Produkty súčasných procesov fotoreformingu sú však väčšinou obmedzené na jednoduché zlúčeniny obsahujúce kyslík, ako je kyselina mravčia a kyselina glykolová.
Výskumný tím z Centra pre fotochemickú konverziu a syntézu v čínskom inštitúte nedávno navrhol použitie odpadového PET a amoniaku ako zdrojov uhlíka a dusíka na výrobu formamidu prostredníctvom fotokatalytickej CN väzbovej reakcie. Na tento účel výskumníci navrhli fotokatalyzátor Pt1Au/TiO2. V tomto katalyzátore miesta s jedným atómom Pt selektívne zachytávajú fotogenerované elektróny, zatiaľ čo nanočastice Au zachytávajú fotogenerované diery, čím výrazne zvyšujú účinnosť separácie a prenosu fotogenerovaných párov elektrón-diera, a tým zvyšujú fotokatalytickú aktivitu. Rýchlosť produkcie formamidu dosiahla približne 7,1 mmol gcat⁻¹ h⁻¹. Experimenty, ako je in-situ infračervená spektroskopia a elektrónová paramagnetická rezonancia, odhalili radikálmi sprostredkovanú reakčnú dráhu: fotogenerované diery súčasne oxidujú etylénglykol a amoniak, čím vytvárajú aldehydové medziprodukty a aminoradikály (·NH₂), ktoré podliehajú CN väzbe a nakoniec tvoria formamid. Táto práca nielenže predstavuje novú cestu pre vysokohodnotnú premenu odpadových plastov, čím obohacuje spektrum produktov na vylepšenie PET, ale poskytuje aj ekologickejšiu, ekonomickejšiu a sľubnejšiu syntetickú stratégiu na výrobu dôležitých zlúčenín obsahujúcich dusík, ako sú liečivá a pesticídy.
Súvisiace zistenia výskumu boli publikované v medzinárodnom vydaní Angewandte Chemie pod názvom „Fotokatalytická syntéza formamidu z plastového odpadu a amoniaku prostredníctvom konštrukcie CN väzieb za miernych podmienok“. Výskum bol financovaný z projektov podporovaných Národnou nadáciou pre prírodné vedy Číny, Spoločným laboratórnym fondom pre nové materiály medzi Čínskou akadémiou vied a Hongkonskou univerzitou, okrem iných zdrojov.
Čas uverejnenia: 26. septembra 2025