伊利诺伊大学的研究人员正在为生产通常源于化石燃料的塑料和树脂前体开发更环保的催化剂。他们的技术的关键在于识别某些金属的独特物理和化学性质以及它们如何与过氧化氢反应。

许多塑料由称为烯烃的分子由化石燃料等有机材料衍生而成。为了形成这些类型的塑料，必须使用氧化剂来改变烯烃分子，以通过重新排列它们的化学键来制造塑料和树脂前体，称为单体，以使它们能够伸出并且抓住其它单体。化学和生物医学工程教授David Flaherty说，这使得它们能够拼接成长分子链 - 塑料的基础。

“用于车削烯烃分子变成有用的东西还使用或产生的东西，我们不希望像氯气，它可以腐蚀和CO目前的方法2，”丹尼尔·布雷根泰，化学和生物医学工程研究生与弗莱厄蒂说工作，以及关于新方法的报告的合着者。

二氧化碳通常被认为是化石燃料燃烧的废物。然而，弗莱厄蒂所述CO的显著量2从生产的源自化石燃料的塑料形式。

Bregante说，许多生产工艺使用环境有害的有机过氧化物或氯化氧化剂。总而言之，这些担忧促使研究人员探索塑料制造更环保的选择。

在“美国化学学会杂志”发表的论文中，该小组研究了某些金属(称为过渡金属)的身份如何以及为什么会影响反应。他们还研究了过程中使用过氧化氢时是多么有效-环境友好的氧化剂，其唯一的废产物是水，而不是氯或CO 2。

为了形成关键单体，烯烃和氧化剂通过称为沸石的微小，刚性的海绵状结构。这些沸石在孔隙中含有金属离子，作为催化剂，将化学反应推向塑料生产途径，Bregante说。

“这个过程已经使用了几十年，”Flaherty说。“然而，金属原子如何激活过氧化氢的原因，以及为什么某些金属比其他化学物质更好的原因尚未完全了解。”

Flaherty的研究小组表示，他们的反应可能有两个途径：一个导致单体形成，另一个导致过氧化氢的浪费分解。他们在最新的研究中已经证明，两种途径将根据使用哪种金属而有所不同，下一步将是如何改变沸石的孔径将影响反应。

Flaherty和Bregante通过解锁更多的这个反应的奥秘，表示他们的研究可能最终导致更广泛的行业采用这种微调和环保意识的旧版流程。

“我们不仅需要知道它的工作原理，还要知道它如何工作来说服行业进行切换，”Flaherty说。“用于生产塑料的设备已经开始结束其使用寿命，基于这一修订方法的新型工业基础设施可能是一个新的开始。