一種生產(chǎn)酞菁藍染料的更環(huán)保方法
通往酞菁藍染料的更環(huán)保路線
一種新方法大大減少了生產(chǎn)廣泛使用的有機染料所需的溶劑量
一種新方法大大減少了生產(chǎn)廣泛使用的有機染料所需的溶劑量
有機染料,即含碳染料在自然界中具有重要作用。例如,它們負責運輸體內(nèi)的氧氣和其他氣體(作為血紅蛋白的一部分),并在光合作用中將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能(葉綠素)。
酞菁是一類人工有機染料,酞菁的分子結構使其廣泛應用于工業(yè)過程、傳感、納米醫(yī)學、太陽能電池和其他光電子領域。然而,阿爾托大學學院研究員愛德華多·阿納亞(Eduardo Anaya)說,酞菁的生產(chǎn)并非沒有問題酞菁是通過使用許多溶劑如二甲氨基乙醇(DMAE)生產(chǎn)的,它具有腐蝕性、易燃性、生物活性,對環(huán)境有害。
阿納亞和他在阿爾托大學的同事們已經(jīng)演示了如何通過固相合成以更環(huán)保的方式生產(chǎn)酞菁藍染料。他們的研究發(fā)表在《Angewandte化學國際版》雜志上,被歸類為“熱門論文”。
僅歐盟的工業(yè)每年就使用10000噸DMAE用于許多不同的工藝,另一位主要作者、博士后研究員桑德拉·卡貝爾(Sandra Kaabel)說,在阿爾托研究人員介紹的新方法中,溶劑的量減少了99%以上。
研究團隊使用鄰苯二甲腈作為原料,這是一種常用于染料生產(chǎn)的有機化合物,首先用幾滴DMAE和鋅模板通過球磨進行處理,然后將固體反應混合物在烘箱中在55℃下老化一周,或在100℃下老化48小時。
卡貝爾說:“在烤箱中,看到顏色如何從白色、綠色變?yōu)樯钏{色非常有趣,你可以親眼看到這種方法的工作原理。”通過固態(tài)方法,我們可以在不需要溶解反應組分的情況下生產(chǎn)化學品。
在傳統(tǒng)方法中,溶劑在160至250°C之間加熱,相對于所用材料和時間,總效率相當?shù)?。阿爾托研究人員開發(fā)的環(huán)境友好方法通過去除大部分溶劑并在較低溫度下進行反應,將時間和產(chǎn)量提高了四倍。
來自大自然的例子,喝咖啡時產(chǎn)生的想法,阿納亞說:“大自然給了我們靈感,數(shù)百萬年來,它為許多不同的目的創(chuàng)造了有機顏色。”“例如,我們可以捕捉它們的本來面目,利用顏色在人工光合作用中產(chǎn)生能量,或者進一步發(fā)展想法。”
新生物材料解決方案的想法在芬蘭阿爾托大學和芬蘭VTT技術研究中心共享的能力中心得到了完善,該研究小組正在開發(fā)通過染料和光引發(fā)的反應進行自我殺菌的纖維素材料,并可用于生物醫(yī)學。
這些新想法是在實驗室內(nèi)外的遭遇中產(chǎn)生的。“我們生產(chǎn)染料的新方法的想法也來自于我們在咖啡室喝咖啡時產(chǎn)生的頭腦風暴,然后我們才開始實驗,”該小組的第一作者、博士生丹尼爾·蘭格雷特(Daniel Langerreiter)說。
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