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Quantification of photooxidative defects in weathered microplastics using ¹³C multiCP NMR spectroscopy

DOI zum Zitieren der Version auf EPub Bayreuth: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00006903
URN zum Zitieren der Version auf EPub Bayreuth: urn:nbn:de:bvb:703-epub-6903-3

Titelangaben

Mauel, Anika ; Pötzschner, Björn ; Meides, Nora ; Siegel, Renée ; Strohriegl, Peter ; Senker, Jürgen:
Quantification of photooxidative defects in weathered microplastics using ¹³C multiCP NMR spectroscopy.
In: RSC Advances. Bd. 12 (7 April 2022) Heft 18 . - S. 10875-10885.
ISSN 2046-2069
DOI der Verlagsversion: https://doi.org/10.1039/D2RA00470D

Volltext

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Format: PDF
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Version: Veröffentlichte Version
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Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
SFB 1357 Mikroplastik
391977956
Open Access Publizieren
Ohne Angabe

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

Weathering of microplastics made of commodity plastics like polystyrene, polypropylene and polyethylene introduces polar polymer defects as a result of photooxidation and mechanical stress. Thus, hydrophobic microplastic particles gradually become hydrophilic, consisting of polar oligomers with a significant amount of oxygen-bearing functional groups. This turnover continuously changes interactions between microplastics and natural colloidal matter. To be able to develop a better understanding of this complex weathering process, quantification of the corresponding defect proportions is a first and essential step. Using polystyrene, 13C enriched at the α position to 23%, we demonstrate that 13C cross polarisation (CP) NMR spectroscopy allows for probing the typical alcohol, peroxo, keto and carboxyl defects. Even the discrimination between in- and end-chain ketones, carboxylic acids and esters as well as ketal functions was possible. Combined with multiCP excitation, defect proportions could be determined with excellent accuracy down to 0.1%. For materials with 13C in natural abundance, this accounts for a detection limit of roughly 1%. The best trade-off between measurement time and accuracy for the quantification of the defect intensities for multiCP excitation was obtained for CP block lengths shorter than 250 μs and total build-up times longer than 2 ms. Further measurement time reduction is possible by using multiCP excitation to calibrate intensities obtained from series of 13C CP MAS NMR spectra. As photooxidation is an important degradation mechanism for microplastics in the environment, we expect these parameters to be transferable for probing defect proportions of weathered microplastics in general.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Anorganische Chemie III > Lehrstuhl Anorganische Chemie III - Univ.-Prof. Dr. Jürgen Senker
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Ehemalige ProfessorInnen > Lehrstuhl Makromolekulare Chemie I - Univ.-Prof. Dr. Hans-Werner Schmidt
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Nordbayerisches Zentrum für NMR-Spektroskopie - NMR-Zentrum
Forschungseinrichtungen > Sonderforschungsbereiche, Forschergruppen > SFB 1357 - MIKROPLASTIK
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Anorganische Chemie III
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Makromolekulare Chemie I
Forschungseinrichtungen
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen
Forschungseinrichtungen > Sonderforschungsbereiche, Forschergruppen
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Ehemalige ProfessorInnen
Sprache: Englisch
Titel an der UBT entstanden: Ja
URN: urn:nbn:de:bvb:703-epub-6903-3
Eingestellt am: 21 Mrz 2023 10:03
Letzte Änderung: 27 Mrz 2023 06:36
URI: https://epub.uni-bayreuth.de/id/eprint/6903

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