中國科學(xué)院化學(xué)研究所韓布興課題組在聚乙烯轉(zhuǎn)化制備汽油方面取得重要進(jìn)展
塑料制品在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中具有不可替代的作用，極大地促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時也產(chǎn)生了大量很難自然降解的廢舊塑料垃圾，對生態(tài)環(huán)境與人類健康造成危害，引起了全世界的高度關(guān)注。因此，廢棄塑料的資源化利用對解決塑料污染問題、實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展意義重大。廢棄塑料中，聚乙烯的轉(zhuǎn)化難度很大，其非極性的碳碳鍵難以活化和斷裂。目前已有的聚乙烯轉(zhuǎn)化策略主要依賴于高反應(yīng)溫度（400℃以上）、貴金屬催化劑和外加氫源，從而限制了聚乙烯化學(xué)回收的工業(yè)化。如何低成本且高效地轉(zhuǎn)化聚乙烯一直是塑料轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的重要難題。
在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的支持下，中國科學(xué)院化學(xué)研究所膠體、界面與化學(xué)熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)室/北京分子科學(xué)國家研究中心韓布興課題組在二氧化碳、生物質(zhì)、廢棄塑料、有機(jī)垃圾等可循環(huán)碳資源催化轉(zhuǎn)化利用方面取得系列成果。
近日，該課題組與北京師范大學(xué)、北京大學(xué)等單位合作，利用層狀自支撐分子篩作為催化劑成功實(shí)現(xiàn)了低溫（240 ℃）、無貴金屬、無氫氣、無溶劑條件下聚乙烯塑料轉(zhuǎn)化制備高品質(zhì)汽油，收率達(dá)到80%。該策略利用層狀自支撐分子篩豐富的外比表面積和介孔孔道，使得聚烯烴大分子與催化劑活性位點(diǎn)充分接觸，并且這種層狀自支撐分子篩具有獨(dú)特的開放骨架三配位鋁位點(diǎn)，有助于活化碳?xì)滏I，形成碳正離子，促進(jìn)聚烯烴碳碳鍵發(fā)生β-裂解。自支撐分子篩高效催化部分聚乙烯芳構(gòu)化，為產(chǎn)生的小分子烯烴轉(zhuǎn)化為烷烴提供氫源，從而以自供氫的方式產(chǎn)生汽油。所制備的汽油組分中，能提升辛烷值的支鏈烷烴含量是商用汽油的近兩倍。該工作為廢棄聚乙烯催化轉(zhuǎn)化制備高品質(zhì)汽油提供了新的路線，具有良好的應(yīng)用前景。這一成果4月9日在國際學(xué)術(shù)期刊Nature Chemistry上發(fā)表（Nat. Chem.2024,DOI:10.1038/s41557-024-01506-z），論文第一作者為中國科學(xué)院化學(xué)研究所博士研究生岑梓榆，通訊作者為中國科學(xué)院化學(xué)研究所韓布興研究員和林龍飛研究員、北京師范大學(xué)韓雪教授、北京大學(xué)楊四海教授。
層狀自支撐分子篩催化聚乙烯轉(zhuǎn)化制備汽油
膠體、界面與化學(xué)熱力學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
