Reciclagem química de alto valor do náilon descartado para preparação de materiais de estrutura metal-orgânica à base de alumínio e seu desempenho hidrovoltaico

Xin-yao Zhang ,  

Xiao-yan Zhu ,  

Xue-ying Wen ,  

Gui-xin Hu ,  

Hui-yue Wang ,  

Zhi-kun Dai ,  

Ran Niu ,  

Jiang Gong ,  

摘要

O náilon descartado é de difícil degradação e possui vias limitadas para sua utilização de alto valor; portanto, sua conversão em materiais funcionais é de grande importância. Este estudo utiliza náilon 66 descartado como matéria-prima, onde o líquido degradado obtido por hidrólise alcalina não necessita de separação ou purificação, sendo introduzidos diretamente sais de alumínio na fase aquosa. Os produtos da degradação, ácido adípico (adipic acid, abreviado ADP), são usados como ligantes orgânicos para construir materiais de estrutura metal-orgânica à base de alumínio (MOF), denominado Al-ADP, realizando uma conversão verde do náilon descartado para materiais MOF funcionais. O Al-ADP possui estrutura tipo MIL-53(Al), morfologia em forma de flor nano formada pela montagem de nanobarras e estrutura porosa hierárquica com microporos. Após a reticulação do Al-ADP com polivinil álcool, este é carregado na superfície de um tecido não tecido viscose, construindo um dispositivo de membrana flexível para geração hidrovoltaica, que em condições de 20 ℃ e umidade relativa de 59% pode produzir uma saída estável de 0,41 V e 4,76 µA. Testes integrados ao ar livre com 20 dispositivos alcançaram uma saída em série de 6,59 V e uma corrente em paralelo de 38 µA. Resultados de simulação por dinâmica molecular indicam que o coeficiente de difusão do Na+ é maior que o do Cl-, comprovando que o evaporador de membrana Al-ADP pode promover a migração iônica seletiva através da dupla camada elétrica de interface e canais de transporte contínuos, alcançando assim a separação estável de cargas. Este estudo realiza a conversão de náilon descartado em materiais MOF funcionais de alto valor, oferecendo uma nova ideia para o design de materiais para geração de energia por evaporação e a reutilização de resíduos plásticos.

关键词

Materiais de estrutura metal-orgânica;Náilon descartado;Reciclagem química de alto valor;Geração hidrovoltaica;Aproveitamento de resíduos plásticos de alto valor

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