영구 화학 물질: PFAS의 새로운 적: 상온에서 가장 강력한 탄소-불소 결합을 끊는 새로운 촉매제

7월 17일, 기술 전문 미디어 NeoWin은 프랑크푸르트 괴테 대학교 과학자들이 값비싸거나 독성이 있는 금속을 사용하지 않고도 과불화 및 폴리플루오로알킬 물질(PFAS)을 분해하고 상온에서 작동할 수 있는 새로운 유형의 촉매를 개발했다고 블로그 게시물을 통해 보도했습니다.

우리 모두 알다시피 PTFE 코팅 유리 섬유 직물 는 석유화학, 화력 및 LNG 산업에서 사용되는 필수 산업용 단열재 및 내화 재료입니다. 썬텍스의 주요 제품 중 하나이기도 합니다. 하지만 이 코팅에는 필연적으로 PFAS가 포함되어 있습니다. 이제 이 새로운 돌파구는 PFAS 문제를 해결할 수 있는 희망을 제시합니다. 이 성과를 진심으로 축하하며 과학자들의 발견에 찬사를 보냅니다.

PFAS는 높은 화학적 안정성, 열 안정성, 소수성 특성으로 잘 알려진 인공 유기 화합물의 일종입니다. 산업용 애플리케이션과 소비자 제품 모두에 널리 사용됩니다.

PFAS는 쉽게 분해되지 않고 오랫동안 환경에 잔류할 수 있어 "영원한 화학물질"이라는 별명을 얻었습니다. 살아있는 유기체와 생태계에 축적될 수 있습니다.

PFAS의 지속성은 주로 가장 강력한 화학 결합 중 하나인 탄소-불소(C-F) 결합으로 인한 것으로, 일반적으로 고온이나 강한 화학 물질이 있어야 끊어질 수 있습니다.

과학자들이 개발한 최신 방법은 백금이나 이리듐과 같이 비싸거나 독성이 있는 금속을 사용하지 않습니다. 대신 촉매를 사용하여 상온에서 이러한 결합을 끊습니다.

이 촉매의 핵심은 9,10-디하이드로-9,10-디보라안트라센(DBA)으로 알려진 붕소 기반 구조입니다. DBA에 두 개의 전자가 추가되면 PFAS 분자를 공격할 수 있을 만큼 활성화됩니다.

연구팀은 불소 원자가 1~6개 포함된 플루오로벤젠을 THF(테트라하이드로푸란) 용매로 테스트했습니다.

연구에 따르면 촉매는 주로 두 가지 방식으로 작동합니다. 불소 원자가 적을 때는 붕소 기반 핵친화성 시약처럼 작용하여 탄소-할로겐(예: 염소)과 같은 공유 결합을 끊는 SNAr 유형 반응을 돕고 불소 원자가 많을 때는 환원제 역할을 하여 전자를 제공하고 수소 원자를 제거하는 역할을 합니다.

박사 과정 학생인 크리스토프 부흐는 "C-F 결합을 끊으려면 전자가 필요한데, 우리 촉매는 매우 높은 효율로 전자를 전달할 수 있습니다."라고 간단히 설명합니다. 지금까지는 리튬과 같은 알칼리 금속을 전자 소스로 사용해 왔지만, 앞으로는 전류를 사용하여 공정을 더 간단하고 효율적으로 만들 수 있는 방법을 모색하고 있습니다."라고 설명합니다.

연구팀은 또한 이 기술이 PFAS를 치료할 수 있는 잠재력을 확인했습니다. 많은 약물에는 약효의 지속 시간을 연장하거나 효과를 높이기 위해 불소가 함유되어 있습니다. 마티아스 바그너 교수는 "이 촉매를 통해 이제 이러한 화합물의 불소화 수준을 정밀하게 제어할 수 있는 도구를 갖게 되었습니다."라고 설명합니다.

참조:

• IT 홈
• 괴테 대학교 프랑크푸르트
• 미국 화학 협회

태그: PFAS