卡迪夫大学开发新的塑料材料生产方法 更环保更具可持续性

据外媒报道，卡迪夫大学（Cardiff University）的研究人员开发了一种更环保、更可持续的方法，用以制造一种塑料材料。这种材料可广泛应用于牙刷、吉他弦、医用植入物、建筑材料和汽车零部件等。

该团队开发了一种制造环己酮肟的全新方法，环己酮肟是塑料材料尼龙6的前体。作为关键构建材料，尼龙6可用于汽车、飞机、电子、服装和医疗行业。据估计，到2024年，全球尼龙6的年产量预计将达到900万吨左右。因此，研究人员致力于开发更环保、更可持续的环己酮肟生产方法。

目前，工业上生产环己酮肟的方法，采用过氧化氢（H2O2）、氨（NH3）和一种名为钛硅分子筛（TS-1）的催化剂。与其他许多化学反应过程一样，在这个化学反应过程中使用的H2O2，都是从别处生产，经过运输过程才能使用。这是一个成本高昂、碳排放密集的过程，将高浓度H2O2运输到最终用户手中后，才能进行稀释。这样浓缩过程中使用的能量就被大量浪费了。同样，通常用于延长H2O2保质期的稳定剂，可能会影响反应器的寿命。在获得最终产品之前，往往需要将其清除，这会进一步增加经济和环境负担。

为了解决这些问题，该团队设计了一种方法，利用一种由金钯（AuPd）纳米颗粒组成的催化剂，在稀释的氢和氧流中原位合成H2O2。这些颗粒直接装载在TS-1或二级载体上。纳米颗粒的尺寸大约在1到100纳米之间。与块状材料相比，其表面积与体积比很大，很适合用作催化剂材料。

该方法是在以前被认为极不利于H2O2生产的条件下进行的。与当前商业工艺相比，环己酮肟的产量相当，同时避免了商用H2O2的主要缺点。

此外，该团队还展示了这种方法的多样性，生产其他一系列重要的工业化学制品。这些化学品具有广泛的用途。

该研究的主要作者Dr Richard Lewis表示：“这项工作代表朝着更可持续的选择性化学转化迈出积极的第一步，并有可能取代目前生产环己酮肟的工业路线。通过这种新方法生产的H2O2，可用于其他一系列目前依赖于TS-1和H2O2的工业应用。这代表着工业氧化化学或将翻天覆地的变化。这清楚地表明，通过学术和工业合作，可以对当前的领先技术进行重大改进，从而大幅节约成本，减少主要工业过程中的温室气体排放。”

这项研究由卡迪夫大学领导，并与UBE公司、上海交通大学、哈维尔研究中心（Research Complex at Harwell）、巴斯大学（University of Bath）和理海大学（Lehigh University）合作进行。