通过哪种物质可以将二氧化碳和塑料废物回收利用?

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气候变化的主要原因是大气中的CO2,并且其水平每天都在上升。因此,非常需要寻找降低CO2水平的方法。另一方面,过量的塑料废料已经成为严重的环境问题。在发表于《自然通讯》上的这项工作中,研究人员通过开发纳米固体酸将CO2直接转化为燃料(二甲醚)和将塑料废物转化为化学物质(烃),一举解决了两个问题。

固体酸是最重要的非均相催化剂,在某些最重要的过程中,例如在烃裂化,烷基化以及塑料废物降解和二氧化碳到燃料的转化中,有潜力替代对环境有害的液态酸。

两种最著名的固体酸是结晶沸石和无定形硅铝酸盐。尽管沸石是强酸性的,但它们受到其固有的微孔性的限制,导致极端的扩散限制。尽管硅铝酸盐是中孔的,但它们的酸度低且稳定性中等。因此,设计和合成具有强酸性(例如沸石)和质地特性(例如铝硅酸盐)的固体酸是合成挑战,被认为是“无定形沸石”,理想地是强酸性无定形铝硅酸盐。

另一方面,全球变暖对由于CO2升高引起的天气模式急剧变化的影响已经清晰可见并令人震惊。因此,非常需要找到方法,通过隔离二氧化碳或将其转化为燃料来降低二氧化碳水平。

孟买塔塔基础研究学院(TIFR)的Vivek Polshettiwar教授通过使用双连续微乳液液滴技术作为软模板,合成了具有纳米海绵形态的无定形沸石,既显示了沸石(强酸度)又显示了无定形硅铝酸盐(中等大表面积)特性。沸石的存在各种催化反应(环氧乙烷开环,vesidryl合成,Friedel-Crafts烷基化,茉莉醛合成,间二甲苯异构化和枯烯裂化)证明了在AAS中具有类似的桥联硅烷醇的作用,这需要强酸性位点和较大的孔径。强酸和可及性之间的协同作用反映在以下事实上:AAS比最先进的沸石和无定形硅铝酸盐表现出更好的性能。详细的固态NMR研究也证实了这一点。因此,很明显该材料具有强酸性的类似沸石的桥连硅烷醇位点,即使该材料不是结晶的而是无定形的。因此,它们在结晶沸石和无定形硅铝酸盐之间的界面处属于新型材料。

因此,该方法可允许开发用于塑料降解的固体酸催化以及用于使该方法在经济上具有竞争力的显着速率,规模和稳定性的二氧化碳以供燃料。该协议具有优越的活动性和稳定性,因此具有科学和技术优势。

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