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ChemSusChem:利用机械化学球磨法将废弃聚酯转化为金属-有机框架材料2023-02-18
华中科技大学龚江研究员团队在ChemSusChem期刊上发文利用机械化学球磨法将废弃聚酯转化为金属-有机框架材料(MOFs)。文章重点探讨了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衍生的一系列MOFs的制备方法、测试表征以及合成机理。

 

 

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塑料由于重量轻、成本低、化学稳定性好等特点被大量应用于包装、建筑、交通运输等领域,其中PET是应用最广泛的塑料之一。然而,超过80%的塑料使用后成为垃圾,对自然环境和人类健康造成严重威胁。近年来,通过化学升级回收法将废弃PET转化为高附加值的产品如化工原料、碳基材料和燃料等,由于环境友好性和可盈利性而受到广泛的关注。其中,将PET转化为功能材料MOFs是废塑料化学升级回收中一个有前景的新颖的方向。然而,传统的溶剂热制备方法存在有毒溶剂消耗、反应时间长、反应高温高压等问题。因此,开发新的绿色、高效、可放大的废旧PET向MOFs转化的方法,仍是一个巨大的挑战。

华中科技大学龚江研究员团队通过机械化学球磨法将废弃PET高效地转化为一系列MOFs。该工艺具有不使用有毒溶剂、室温反应、运行时间短、易于规模化生产的优点。表征测试表明,制备得到的MOFs具有明确的晶体结构,和由纳米颗粒堆叠成的多孔形貌。机理研究表明,在机械化学力的作用下,首先PET被NaOH碱性水解为对苯二甲酸盐(BDC),然后BDC作为有机配体分别与不同金属离子(La3+, Zr4+, Ni2+, Co2+, Mn2+, Ca2+)配位形成短程有序的“小碎片”,随着球磨时间的增加,这些“小碎片”逐渐排列组合成长程有序的晶体MOFs。在放大制备实验中,作者成功制备得到60.1 g Ni-MOF,产率高达93%,体现了机械球磨法在MOFs规模化生产中的应用潜力。这项工作不仅促进了废旧聚酯的高附加值转化,而且为MOFs的绿色和可放大制备提供了新机会。

文信息

Mechanochemistry Milling of Waste Poly(Ethylene Terephthalate) into Metal–Organic Frameworks

Panpan He, Zhen Hu, Zhikun Dai, Huiying Bai, Zifen Fan, Prof. Ran Niu, Prof. Jiang Gong, Prof. Qiang Zhao, Prof. Tao Tang

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202201935