Design and development of innovative catalysts for direct conversion of polyesters to value-added organic molecules

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K18927
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 27:Chemical engineering and related fields
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: Miura Hiroki 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 准教授 (20633267)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 担持金触媒 / C-O結合変換 / ポリエステル解重合

Outline of Final Research Achievements

We have developed a catalyst system for the conversion of unactivated C-O bonds. First, we developed a catalyst system for the conversion of alkyl esters, and found that supported gold nanoparticle catalysts efficiently promoted the conversion of stable C-O bonds in esters to C-Si bonds in the presence of disilane to give the corresponding alkylsilanes in high yields. Detailed analysis of the catalyst surface and kinetic study revealed that the cooperation of Au nanoparticle and supports was responsible for the efficient conversion of C-O bonds. Furthermore, the present Au catalytic system can promoted the deporimerizative silylation of polyesters to give the corresponding organosilicon compound monomers.

Free Research Field

触媒化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

廃棄ポリマーの森林及び海洋での蓄積が深刻な環境問題として挙げられている。これまでケミカルな循環法として、ポリマーをアルカリ条件での加溶媒分解によって原料モノマーへ回帰させる方法や、改質によるガス化が提案されてきたが、高エネルギー負荷型変換であった。本研究では担持Au触媒がポリマーを解重合しつつ、そのモノマーユニットを高付加価値化成品へと直接変換出来ることを明らかにした。これは環境問題の解決に貢献するだけでなく、多量に存在する廃棄ポリマーに対して革新的な使用途を与えることができることから、炭素資源循環にも大きく貢献できる重要技術といえる。