塑料催化轉(zhuǎn)化回收利用領(lǐng)域有了新進(jìn)展

中國科學(xué)報(bào)2024年5月9日報(bào)道，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員潘秀蓮團(tuán)隊(duì)在塑料催化轉(zhuǎn)化回收利用領(lǐng)域取得新進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了相對溫和條件下二氧化碳與聚烯烴廢塑料耦合升級回收高選擇性制芳烴等高值化學(xué)品。相關(guān)成果發(fā)表在《國家科學(xué)評論》第11卷第5期上。

塑料是重要的合成高分子材料，是現(xiàn)代社會生活和工業(yè)生產(chǎn)不可或缺材料，如何解決急劇增加的廢塑料對環(huán)境和健康的影響，已經(jīng)成為全球重大問題之一。在眾多塑料制品中，以聚乙烯和聚丙烯為代表的聚烯烴約占55%，是產(chǎn)量和消費(fèi)量最大的塑料。由于聚烯烴分子化學(xué)惰性，難以在自然條件下降解。如何在相對溫和的條件下，實(shí)現(xiàn)聚烯烴碳-碳鍵選擇性斷裂和重組是該領(lǐng)域一大挑戰(zhàn)。

OXZEO催化體系是由包信和院士、潘秀蓮研究員團(tuán)隊(duì)于2016年提出的一種創(chuàng)新的催化劑設(shè)計(jì)概念，結(jié)合了金屬氧化物和沸石分子篩的功能特點(diǎn)，在空間上提供了兩種獨(dú)立的反應(yīng)活性位點(diǎn)。本工作中，團(tuán)隊(duì)將OXZEO催化設(shè)計(jì)概念拓展應(yīng)用于二氧化碳與聚烯烴廢塑料耦合升級回收中，使二氧化碳作為氫的受體并轉(zhuǎn)化成為碳?xì)浠衔铮龠M(jìn)聚烯烴回收成為芳烴。團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)制Pt修飾的MnOx-ZSM-5雙功能催化劑，將二氧化碳活化和聚烯烴解聚-芳構(gòu)化的活性位分別分離在金屬/金屬氧化物和分子篩上，在300 ℃和1 MPa的相對溫和條件下，實(shí)現(xiàn)一步轉(zhuǎn)化生成芳烴等高值化學(xué)品，芳烴收率達(dá)到64%，其中60%為苯、甲苯、二甲苯。研究證明，每公斤聚烯烴可消耗0.2公斤二氧化碳，且90% 二氧化碳轉(zhuǎn)化為芳烴產(chǎn)物，同時(shí)生成0.64公斤芳烴，0.28公斤液化氣和石腦油。……