더 많은 수를 만들기 위한 'Electrifying' 성과

최소한의 전력으로 유해화학물질을 사용하지 않고 새로운 저비용 소재를 만들 수 있습니다.

플린더스 대학교

이미지: 플린더스 대학교(Flinders University)의 화학자들은 소량의 전기만으로 저렴한 빌딩 블록으로 '친환경' 폴리머를 만드는 새로운 방법을 발견했습니다.더보기

크레딧: 플린더스 대학교

플린더스 대학교(Flinders University)의 화학 연구원들은 소량의 전기만으로 저렴한 빌딩 블록으로 '친환경' 폴리머를 만드는 새로운 방법을 발견하여 '금을 찾아냈습니다'.

반응은 빠르고 실온에서 일어난다. 위험한 화학 개시제는 필요하지 않습니다. 금 채굴 및 전자 폐기물 재활용을 포함하여 많은 잠재적 용도가 있는 전기만 필요하다고 학제간 팀이 권위 있는 미국 화학 학회지(Journal of the American Chemical Society)에 최근 발표한 기사에서 밝혔습니다.

매년 수억 톤의 플라스틱이 생산되고 최대 절반이 단일 목적으로 사용되는 반면, 플린더스 대학교 연구 그룹은 보다 지속 가능한 옵션을 연구하고 있습니다. 생산에 사용되는 전력은 오염과 지구 온난화의 원인입니다.

"새로운 재료를 생산하기 위해 전기를 사용하는 것은 보다 지속 가능한 방식으로 생산할 수 있는 새로운 화학 물질과 폴리머에 많은 문을 열어주는 새로운 연구 분야입니다"라고 공동 저자이자 전기 화학을 사용하여 재료를 만드는 전문가인 Thomas Nicholls 박사는 말했습니다. 귀중한 분자.

이 과정은 기본 빌딩 블록이나 단량체에 전자를 추가하는 것으로 시작됩니다. 모노머를 '전기 절단'한 후 연쇄 반응으로 다른 빌딩 블록과 반응하여 폴리머가 형성됩니다.

제1저자이자 박사과정 후보자인 Jasmine Pople은 "전기화학적으로 고분자를 생산하는 우리의 방법은 기능성이 뛰어나고 환경친화적인 새로운 재료를 제공합니다"라고 말했습니다.

"가치 있는 분자를 만들기 위한 전기의 사용은 다재다능함으로 인해 급속히 확대되고 있습니다. 또한 전통적인 화학 합성보다 폐기물을 덜 발생시킬 수 있으며 재생 가능 에너지로 전력을 공급받을 수 있습니다."

연구팀이 만든 핵심 폴리머는 골격에 황-황 결합을 갖고 있다. 이러한 황 그룹은 금과 같은 귀금속을 결합하는 것과 같은 유용한 일을 할 수 있습니다. 연구팀은 핵심 폴리머가 채굴 및 전자 폐기물 재활용과 관련된 솔루션에서 금의 97%를 제거할 수 있음을 입증했습니다.

황-황 결합은 또한 끊어지고 재형성될 수 있습니다. 이 흥미로운 특성을 통해 팀은 폴리머를 원래의 빌딩 블록으로 다시 변환하는 조건을 발견할 수 있었습니다. 이는 재활용에 있어 중요한 진전입니다.

일반적으로 일반 플라스틱을 재활용할 때는 단순히 가열하여 새로운 제품으로 변형합니다. 이 과정은 품질 저하 및 다운사이클링(덜 가치 있는 물질로의 전환)을 유발하여 결국 매립지로 폐기될 수 있습니다.

대조적으로, 플린더스 대학교 과학자들의 최신 연구에서 만들어진 폴리머는 높은 수율로 구성 빌딩 블록으로 화학적으로 다시 변환될 수 있습니다. 이는 빌딩 블록을 다시 사용하여 새로운 폴리머를 만들 수 있다는 것을 의미합니다.

연구팀은 또한 반응이 어떻게 작동하는지 세부적으로 이해하기 위해 양자역학적 계산을 수행했습니다. 그 결과는 놀랍고도 우연적이었습니다.

"중합에는 영리한 자체 교정 메커니즘이 있습니다. 잘못된 반응이 발생할 때마다 올바른 반응이 진행될 때까지 역전되어 균일한 폴리머를 보장합니다."라고 계산 및 물리 화학 연구원인 Le Nhan Pham 박사는 말합니다.

이 종류의 재료의 미래 응용 분야에는 환경 개선, 금 채굴 및 항균제로서의 폴리머 사용이 포함됩니다.

이 연구는 리버풀 대학의 Tom Hasell 박사(DP230100587)와 협력하여 Future Fellow이자 Matthew Flinders 화학 교수인 Justin Chalker와 부교수 Zhongfan Jia가 이끄는 ARC Discovery 보조금 '특이한 삼황화물 화학'의 지원을 받았습니다.

'폴리(삼황화물)의 전기화학적 합성' 논문이 미국화학회지(JACS) DOI: 10.1021/jacs.3c03239에 게재되었습니다.