![]() |
Университет штата Делавэр и Аргоннская национальная лаборатория открыли способ превращения пенополистирола в ценный проводящий полимер PEDOT:PSS. В новой работе, опубликованной в журнале JACS Au, показано, как пластиковые отходы можно использовать в электронных устройствах, таких как гибридные солнечные элементы и органические электрохимические транзисторы. Исследовательская группа Лора Кайзера работает с полимером PEDOT:PSS, который проводит ток. Они искали способы синтезировать этот материал из пластиковых отходов. После общения с химиком из Аргонны Дэвидом Кафаном, исследовательские группы UD и Аргонны начали изучать гипотезу о получении PEDOT:PSS путём сульфонирования полистирола. Сульфонирование — это химическая реакция, в которой атом водорода заменяется сульфокислотой. Этот процесс используется для создания различных продуктов, таких как красители, лекарства и ионообменные смолы. Реакция может быть либо «жёсткой» (с более высокой эффективностью преобразования, но требующей едких реагентов), либо „мягкой“ (менее эффективный метод, но с использованием более мягких материалов). Исследователи хотели найти эффективный реагент, который не портил бы полимерную цепь. Сначала они обратились к методу сульфонирования малых молекул, показавшему многообещающие результаты с точки зрения эффективности и выхода. Для этого использовался 1,3-дисульфокислотный имидазолиум хлорид ([Dsim]Cl). Однако добавление функциональных групп к полимеру сложнее, чем к маленькой молекуле. Это связано с тем, что нежелательные побочные продукты труднее отделить, а любые небольшие ошибки в полимерной цепи могут изменить её общие свойства. Келси Кутсукос, докторант по материаловедению и второй автор статьи, рассказал, что для решения проблемы исследователи долго экспериментировали, чтобы определить оптимальные условия, которые минимизируют побочные реакции. Они проверили разные растворители, соотношения веществ, температуры и время, чтобы найти лучшие условия для эффективного сульфонирования. Исследователи нашли условия реакции, которые позволяют эффективно сульфонировать полимер с минимальным количеством дефектов. При этом используется мягкий сульфонирующий агент. В качестве исходного материала исследователи использовали полистирол, в частности, отходы пенополистирола. Это эффективный способ превращения пластиковых отходов в PEDOT:PSS. Полученный полимер сравнили с коммерчески доступным PEDOT:PSS. Чун-Юань Ло, докторант химического факультета и первый автор статьи, говорит:
В UD были проведены исследования с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) в центре анализа поверхности, измерена толщина плёнок в центре нанофабрикатов UD и оценены солнечные элементы в Институте преобразования энергии. Для детальной характеристики полимеров использовалось передовое спектроскопическое оборудование Аргонна. Профессор материаловедения и инженерии Роберт Опила оказал дополнительную поддержку в анализе солнечных элементов, а профессор материаловедения и инженерии Дэвид К. Мартин — в анализе характеристик электронных устройств. Исследователи неожиданно обнаружили возможность использовать стехиометрические соотношения в ходе реакции. Обычно полистирол сульфируют избытком очень агрессивных реагентов, а их остатки становятся отходами. По словам Кутсукоса, стехиометрическое соотношение позволяет минимизировать количество таких отходов. Группа Кайзера продолжит изучать это открытие как способ «тонкой настройки» степени сульфонации. Они обнаружили, что, изменяя соотношение исходных материалов, можно менять степень сульфонирования полимера. Команда также хочет исследовать влияние этой степени на электрические свойства PEDOT:PSS и возможность её применения в других областях, таких как топливные элементы или устройства фильтрации воды. Специалисты по электронным устройствам смогут делать рабочие электронные материалы из мусора. Учёные, изучающие полимеры, заинтересуются возможностью точного контроля степени сульфонирования для различных сообществ и приложений. Исследователи видят большой потенциал этого исследования для устойчивого развития. Мы можем преобразовывать отходы в материалы с добавленной стоимостью.
20.07.2024 |
Экология
![]() | |
В Тимирязевке разработали технологию длительного хранения растительного сырья | |
Способ создания растительных продуктов длитель... |
![]() | |
Учёные из России и Грузии нашли неизвестную лавовую реку в Цалкском каньоне | |
Российские и грузинские геологи провели м... |
![]() | |
NatComm: Открыто эффективное и безвредное для среды дезинфицирующее средство | |
В мире широко используется дезинфицирующее сре... |
![]() | |
Iopscience: Благодаря 3d-визуализации можно изучать деградацию нанопластиков | |
Исследователи из Университета Ватерлоо вп... |
![]() | |
Environmental Technology & Innovation: Для лучшей очистки нужно больше биопленки | |
Создание неровной поверхности на пластико... |
![]() | |
СПбГУ: Бамбучник замедляет деградацию почвы на Курильских островах | |
Геологи из Санкт-Петербургского университ... |
![]() | |
NW: Если учесть, откуда берутся дожди, риск глобальной нехватки воды возрастает | |
Одна из главных проблем современности&nbs... |
![]() | |
Nature Communications: Городам глобального Юга не хватает зеленых насаждений | |
Новое исследование показало, что города Г... |
![]() | |
TiA: Важный фермент в синтезе хлорофилла поможет выращивать устойчивые культуры | |
Исследователи изучили, как важный фермент... |
![]() | |
Мышь твою медь. Медь и мышьяк нашли в почве рядом с египетскими пирамидами | |
При строительстве комплекса пирамид в Гиз... |
![]() | |
IndChemMater: Изобретен простой метод переработки пластиковых отходов | |
Исследовательская группа под руководством... |
![]() | |
Ученые УГНТУ предложили способ декарбонизировать спиртовое производство | |
Учёные из Уфимского государственного нефт... |
![]() | |
В ТПУ изучат влияние вулканического пепла на содержание ценных элементов в угле | |
Учёный Томского политехнического университета ... |
![]() | |
Экологи СПбГУ исследуют углеродный след в почвах Ямала | |
Учёные из Санкт-Петербургского государств... |
![]() | |
Казанский ГАУ повышает урожайность пшеницы на 11% | |
Учёные Казанского государственного аграрного у... |
![]() | |
Бактерии способны производить биопластик — альтернативу пластику на основе нефти | |
Учёные ищут альтернативы пластику, который про... |
![]() | |
WRR: Выбросы углекислого газа приведут к росту наводнений в будущем на 50% | |
Исследование Бристольского университета и ... |
![]() | |
JACS: На технологию для преобразования CO₂ в топливо и химикаты вдохновил лотос | |
Исследователь из Университета Центральной... |
![]() | |
Atmospheric Research: Загрязнение воздуха повышает грозовую опасность | |
Загрязнение воздуха приводит к учащению л... |
![]() | |
AGU Advances: расшифрованы таинственные сигналы-предвестники PKP-волн | |
На протяжении десятилетий учёные пытались поня... |
![]() | |
Journal of Applied Ecology: Живая почва издает отчетливые звуки | |
Здоровые почвы издают звуки, которые человечес... |
![]() | |
Новый вид поражающих картофель бактерий обнаружили учёные Тимирязевской академии | |
Авторы исследовали изоляты Pectobacterium punj... |
![]() | |
Science Advances: Железную нитрогеназу будут использовать для фиксации CO₂ | |
Нитрогеназы — важные ферменты на&nb... |
![]() | |
Communications Biology: Генномодифицированные мухи займутся отходами и свалками | |
Команда Университета Маккуори предлагает испол... |
![]() | |
Экологичность роботов-доставщиков делает их привлекательнее для потребителей | |
Исследование Университета штата Вашингтон пока... |
![]() | |
Nature Catalysis: Новый реактор позволяет получать экологически чистый аммиак | |
Аммиак очень важен для производства проду... |
![]() | |
В ПНИПУ предложили использовать коксохимические смолы для улучшения сорбентов | |
Активированный уголь в гранулах применяют... |
![]() | |
PNAS: Восстановление лесов полезно и для климата, и для людей | |
Новое исследование, проведённое университетами... |
![]() | |
Nature Communications: Бактерии в озерах борются с изменением климата | |
Метан — это парниковый газ, ко... |
![]() | |
MIT: С помощью экологичного цемента стартап намерен избавиться от гигатонн CO₂ | |
Компания Sublime Systems, основанная профессор... |