Polyethylene terephthalate (PET), là một loại polyester nhiệt dẻo quan trọng, có sản lượng toàn cầu hàng năm vượt quá 70 triệu tấn và được sử dụng rộng rãi trong bao bì thực phẩm hàng ngày, dệt may và các lĩnh vực khác. Tuy nhiên, đằng sau khối lượng sản xuất khổng lồ này, khoảng 80% chất thải PET bị vứt bỏ hoặc chôn lấp bừa bãi, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và lãng phí một lượng lớn tài nguyên carbon. Làm thế nào để đạt được mục tiêu tái chế chất thải PET đã trở thành một thách thức quan trọng đòi hỏi những đột phá cho sự phát triển bền vững toàn cầu.
Trong số các công nghệ tái chế hiện có, công nghệ quang xúc tác (photoreforming) đã thu hút sự chú ý đáng kể nhờ đặc tính thân thiện với môi trường và dịu nhẹ. Kỹ thuật này sử dụng năng lượng mặt trời sạch, không gây ô nhiễm làm động lực, tạo ra các gốc oxy hóa khử hoạt tính tại chỗ dưới nhiệt độ và áp suất môi trường, tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi và nâng cấp giá trị gia tăng từ nhựa phế thải. Tuy nhiên, sản phẩm của các quy trình quang xúc tác hiện tại chủ yếu chỉ giới hạn ở các hợp chất chứa oxy đơn giản như axit formic và axit glycolic.
Gần đây, một nhóm nghiên cứu từ Trung tâm Chuyển đổi và Tổng hợp Quang hóa tại một viện nghiên cứu ở Trung Quốc đã đề xuất sử dụng PET thải và amoniac làm nguồn cacbon và nitơ tương ứng để sản xuất formamide thông qua phản ứng ghép nối CN quang xúc tác. Để đạt được mục đích này, các nhà nghiên cứu đã thiết kế một chất xúc tác quang Pt1Au/TiO2. Trong chất xúc tác này, các vị trí Pt đơn nguyên tử bắt giữ chọn lọc các electron sinh ra do quang học, trong khi các hạt nano Au bắt giữ các lỗ trống sinh ra do quang học, tăng cường đáng kể hiệu suất tách và truyền các cặp electron-lỗ trống sinh ra do quang học, do đó thúc đẩy hoạt động quang xúc tác. Tốc độ sản xuất formamide đạt khoảng 7,1 mmol gcat⁻¹ h⁻¹. Các thí nghiệm như quang phổ hồng ngoại tại chỗ và cộng hưởng thuận từ điện tử đã tiết lộ một con đường phản ứng trung gian gốc: các lỗ trống sinh ra do quang học đồng thời oxy hóa etylen glycol và amoniac, tạo ra các chất trung gian aldehyde và các gốc amino (·NH₂), trải qua quá trình ghép nối CN để cuối cùng tạo thành formamide. Công trình này không chỉ tiên phong mở ra con đường mới cho việc chuyển đổi nhựa thải có giá trị cao, làm phong phú thêm các sản phẩm nâng cấp PET mà còn cung cấp một chiến lược tổng hợp xanh hơn, tiết kiệm hơn và đầy hứa hẹn hơn để sản xuất các hợp chất chứa nitơ quan trọng như dược phẩm và thuốc trừ sâu.
Các phát hiện nghiên cứu liên quan đã được công bố trên Angewandte Chemie International Edition với tiêu đề “Tổng hợp Formamide quang xúc tác từ rác thải nhựa và amoniac thông qua cấu trúc liên kết CN trong điều kiện nhẹ”. Nghiên cứu nhận được tài trợ từ các dự án do Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc, Quỹ Phòng thí nghiệm Vật liệu Mới giữa Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Đại học Hồng Kông tài trợ, cùng nhiều nguồn khác.
Thời gian đăng: 26-09-2025