波鴻魯爾大學(xué)(RUB)的化學(xué)家開發(fā)出一種新的低成本塑料生產(chǎn)催化劑。它將生物精煉產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰虾铣傻钠鹗疾牧希@可以代表廣泛使用PET的可持續(xù)替代品。同時(shí)，在反應(yīng)過程中也可以形成勢能源氫。在研究過程中，來自波鴻電化學(xué)科學(xué)中心的StefanBarwe博士和WolfgangSchuhmann博士的團(tuán)隊(duì)在MartinMuhler教授的領(lǐng)導(dǎo)下與RUB實(shí)驗(yàn)室合作。研究人員從2018年7月9日開始描述AngewandteChemie期刊的工作。

沃爾夫?qū)な媛f：“如果我們不使用原油作為原料，而是使用不用作食品的生物質(zhì)，我們可以向可持續(xù)化學(xué)品行業(yè)邁出一大步。”

PET的替代品

在他們的研究中，波鴻的研究人員提出了一種硼化鎳催化劑，因?yàn)樗缓魏钨F金屬，與許多其他催化劑相比，它易于獲得且價(jià)格合理。它可以將生物精煉產(chǎn)品HMF(5-羥甲基-糠醛)轉(zhuǎn)化為FDCA(2,5-呋喃二甲酸)。“FDCA對于該行業(yè)很有意義，因?yàn)樗梢约庸こ删埘ィ盨tefanBarwe解釋道。“PEF是PET的替代品，因此可以生產(chǎn)-所有這些都是基于可再生原材料，即植物。”

氫氣生產(chǎn)減少了能源消耗

在波鴻團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的測試中，催化劑在半小時(shí)內(nèi)將98.5%的原料HMF轉(zhuǎn)化為FDCA;沒有產(chǎn)生廢品。“我們還設(shè)計(jì)了催化劑，使其在氫氣生產(chǎn)成功的相同條件下有效，”StefanBarwe描述了該開發(fā)的另一個(gè)好處。因此，研究人員還能夠使用起始材料合成氫作為潛在的能源。氫通常使用電解從水中獲得，電解也產(chǎn)生氧氣。當(dāng)研究人員將氫析出和FDCA生產(chǎn)聯(lián)系起來時(shí)，消除了特別耗能的反應(yīng)步驟-氧氣釋放。

反應(yīng)機(jī)制澄清

該團(tuán)隊(duì)還使用電化學(xué)方法和紅外光譜逐步澄清了反應(yīng)。化學(xué)家們第一次能夠?qū)崟r(shí)跟蹤哪些中間產(chǎn)品將HMF轉(zhuǎn)化為FDCA。