Металл-синергетическая двойная активация обеспечивает эффективную переэтерификацию с использованием многоядерного титанового катализатора: рециклинг и апсайклинг отходов полиэфиров

Разработка высокоэффективных и селективных катализаторов для химического рециклинга и апсайклинга пластиковых отходов имеет ключевое значение для создания устойчивой экономики замкнутого цикла в производстве пластмасс и снижения воздействия на окружающую среду. В данной работе представлен новый тетраядерный титановый катализатор, обеспечивающий высокоэффективные реакции переэтерификации сложных эфиров и полиэфиров. Детальные экспериментальные и вычислительные исследования показали, что дититановый фрагмент реализует механизм двойной активации, одновременно активируя спирт и сложный эфир, что значительно повышает эффективность процесса переэтерификации. Этот катализатор продемонстрировал исключительно высокую активность в метанолизе полиэтилентерефталата (PET), достигающую 1,9 × 10^7 г PET·моль Ti^−1·ч^−1 при загрузке катализатора 0,005 мол.%, с образованием полимеризуемых мономеров — диметилового эфира и гликоля. Кроме того, он эффективно катализировал повторную полимеризацию выделенных мономеров с образованием исходного полиэфира с высокой молекулярной массой, обеспечивая тем самым идеальную циркулярную экономику для массовых полиэфиров. Более того, этот катализатор можно использовать для эффективной модернизации отходов PET посредством переэтерификации с 1,4-бутандиолом, полибутиленадипатом и поли(тетраметиленоксидгликолем), в результате чего образуются соответственно конструкционный пластик, биоразлагаемый полиэфир и термопластичный эластомер.