太阳能反射器利用日光作为化学反应的热源，完成了尼龙6-6的合成反应。
尼龙6-6是一种具有良好强度、耐久性和耐候性的聚合物材料，可用于制造户外体育场座椅、滑雪板绑带等产品。然而，尼龙6-6的生产过程并不环保，它需要使用“濒危元素”——锌作为催化剂。phys.org网站当地时间8月22日报道，一个由美国奥古斯塔大学研究人员领导的团队为尼龙6-6的生产打造了一条更绿色的路线。相关研究成果将在美国化学学会（ACS）秋季会议中公布。
研究人员Amina Aly表示：“ACS绿色化学研究所预计，50年至100年后，锌将耗尽。目前，制造商以锌作为还原剂和催化剂，从反-1,2-二溴环己烷出发生产环己烯。这是五步法合成尼龙6-6的第一步反应。”
尼龙是一类聚合物（聚酰胺）的总称。不同类型的尼龙，如尼龙6和尼龙6-6，因使用了不同的构筑块而具有独特的性能。为了找到锌的替代品，Aly在Brian Agee博士等人的指导下，试图从元素周期表中寻找与锌化学性质相似的金属。具体选择标准是：替代金属的储量必须比锌的储量更丰富，并且使用起来更安全。
Aly筛选出了钴、铝、铁、铜和镍作为候选催化剂。此外，研究人员还希望找到一种更环保的方法来生产环己烯，这既能节约能源和水，又能使用性质更温和的化学物质。他们用太阳能反射板替代了电热板，用节水冷凝器替代了普通冷凝器，还用丙二醇替换了乙二醇作为传热剂。
Aly发现，铁是迄今为止测试效果最好的催化剂，其产率仅略低于锌。Aly说：“在尼龙6-6的合成反应中，太阳能是切实可用的能源，因为太阳比其他任何热板都更强大，加热速度更快。在室外使用太阳能反射器进行合成，完成反应只需要30分钟。而在实验室内使用热板加热反应，反应时间长达3~4小时。我们还发现，将回流时间从15分钟延长到30分钟，能够显著提高产量。由于我们使用的是免费的太阳辐射能，不会因为额外的加热时间而浪费电能。这种方法很适合工业化。”
尽管铁已经是一种非常理想的替代催化剂了，但Aly仍希望用另一种更环保的铁废料——氧化铁催化反应。Agee博士说：“如果从试剂公司购买的氧化铁能对反应起到催化作用，那么我们为什么不直接刮一点铁锈试试呢？作为一名绿色化学研究人员，没有什么比找到随处可得的催化剂更让人振奋了。”
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编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵
来源：美国化学学会
原文链接：https://phys.org/news/2021-08-nylon-greener-zinc.html
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