伊利諾伊大學的研究人員正在為生產通常源于化石燃料的塑料和樹脂前體開發更環保的催化劑。他們的技術的關鍵在于識別某些金屬的獨特物理和化學性質以及它們如何與過氧化氫反應。

許多塑料由稱為烯烴的分子由化石燃料等有機材料衍生而成。為了形成這些類型的塑料，必須使用氧化劑來改變烯烴分子，以通過重新排列它們的化學鍵來制造塑料和樹脂前體，稱為單體，以使它們能夠伸出并且抓住其它單體。化學和生物醫學工程教授David Flaherty說，這使得它們能夠拼接成長分子鏈 - 塑料的基礎。

“用于車削烯烴分子變成有用的東西還使用或產生的東西，我們不希望像氯氣，它可以腐蝕和CO目前的方法2，”丹尼爾·布雷根泰，化學和生物醫學工程研究生與弗萊厄蒂說工作，以及關于新方法的報告的合著者。

二氧化碳通常被認為是化石燃料燃燒的廢物。然而，弗萊厄蒂所述CO的顯著量2從生產的源自化石燃料的塑料形式。

Bregante說，許多生產工藝使用環境有害的有機過氧化物或氯化氧化劑?？偠灾@些擔憂促使研究人員探索塑料制造更環保的選擇。

在“美國化學學會雜志”發表的論文中，該小組研究了某些金屬(稱為過渡金屬)的身份如何以及為什么會影響反應。他們還研究了過程中使用過氧化氫時是多么有效-環境友好的氧化劑，其唯一的廢產物是水，而不是氯或CO 2。

為了形成關鍵單體，烯烴和氧化劑通過稱為沸石的微小，剛性的海綿狀結構。這些沸石在孔隙中含有金屬離子，作為催化劑，將化學反應推向塑料生產途徑，Bregante說。

“這個過程已經使用了幾十年，”Flaherty說。“然而，金屬原子如何激活過氧化氫的原因，以及為什么某些金屬比其他化學物質更好的原因尚未完全了解。”

Flaherty的研究小組表示，他們的反應可能有兩個途徑：一個導致單體形成，另一個導致過氧化氫的浪費分解。他們在最新的研究中已經證明，兩種途徑將根據使用哪種金屬而有所不同，下一步將是如何改變沸石的孔徑將影響反應。

Flaherty和Bregante通過解鎖更多的這個反應的奧秘，表示他們的研究可能最終導致更廣泛的行業采用這種微調和環保意識的舊版流程。

“我們不僅需要知道它的工作原理，還要知道它如何工作來說服行業進行切換，”Flaherty說。“用于生產塑料的設備已經開始結束其使用壽命，基于這一修訂方法的新型工業基礎設施可能是一個新的開始。