固体酸纳米海绵将二氧化碳转化为燃料和塑料废物，转化为有用的化学物质

时间：2022-04-29 10:25:03 来源：

纳米固体酸可将二氧化碳直接转化为燃料（二甲醚），将塑料废料转化为化学物质（烃）。

固体酸是最重要的多相催化剂之一，在某些最重要的过程中，例如烃裂化，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，而铝硅酸盐虽然是中孔的，但它们具有低酸度和中等稳定性。因此，设计和合成具有强酸性（如沸石）和质构特性（如铝硅酸盐）的固体酸是一个综合性挑战，被认为是“无定形沸石”，理想情况下是强酸性无定形硅铝酸盐。

另一方面，气候变化的主要原因是大气中的二氧化碳，其水平每天都在上升。就气候模式的急剧变化而言，全球变暖的影响已经清晰可见并令人震惊。因此，非常需要找到一种方法，通过隔离二氧化碳或将其转化为燃料来降低二氧化碳的水平。另一方面，过量的塑料废料已经成为严重的环境问题。大多数国家每天产生数千吨的塑料废料。

在这项工作中，研究人员通过开发可将二氧化碳直接转化为燃料（二甲醚）和将塑料废物转化为化学物质（烃）的纳米固体酸，一举解决了这两个问题。

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，合成了一种被认为是“无定形沸石”的酸性无定形硅铝酸盐（AAS），具有纳米级海绵的形态，既具有沸石（强酸度）又具有无定形硅铝酸盐（中等高表面积）的特性。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AAS中类似沸石桥联硅烷醇的存在，这需要强酸性位点并需要更大的酸性位点。孔径。强酸和可及性之间的协同作用反映在以下事实上：AAS的性能优于最新的沸石和无定形硅铝酸盐。详细的固态NMR研究也证实了这一点。因此，很明显，即使该材料不是结晶的而是无定形的，该材料也具有强酸性的类似沸石的桥连硅烷醇位点。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一类新材料。

因此，该方法可以允许以使该方法在经济上具有竞争力的显着速率，规模和稳定性发展用于塑料降解的固体酸催化以及用于燃料的二氧化碳。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。

参考：Ayan Maity，Sachin Chaudhari，Jeremy J. Titman和Vivek Polshettiwar的“酸性铝硅酸盐用于塑料降解和将二氧化碳转化为燃料的催化纳米海绵”，Nature Communications.DOI：2020年7月31日。
10.1038 / s41467-020-17711-6

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