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廢棄聚乙烯變身“固體石油”

   2023-07-06 中國石油新聞中心

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核心提示:6月27日,科技日?qǐng)?bào)記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心曾杰教授提出了一種脫

6月27日,科技日?qǐng)?bào)記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心曾杰教授提出了一種脫氫芳構(gòu)和氫解串聯(lián)的策略,在無需氫氣和溶劑的情況下,可將高密度聚乙烯催化轉(zhuǎn)化為高附加值的環(huán)狀烴。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《自然·納米技術(shù)》。

聚乙烯是五大通用塑料之一,化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,難以自然降解。聚乙烯和石油具有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)與組成,能否把廢棄聚乙烯當(dāng)成一種“固體石油”原料,來加工制備石油基下游化學(xué)產(chǎn)品?

石油工業(yè)中的兩個(gè)過程引起了研究人員的注意。一個(gè)是短鏈的汽油餾分催化重整得到更高附加值的環(huán)狀烴,這個(gè)過程會(huì)產(chǎn)生氫氣;另一個(gè)是重質(zhì)油加氫裂化制備短鏈烴,這個(gè)過程會(huì)消耗氫氣。

受此啟發(fā),研究人員設(shè)計(jì)出了一種“氫呼吸”策略用以降解高密度聚乙烯。他們開發(fā)的分子篩負(fù)載金屬釕催化劑,可以一邊讓聚乙烯成環(huán)脫氫變成環(huán)狀烴,“呼”出氫氣,一邊又讓聚乙烯“吸”入其自身釋放的氫氣,并裂解變成短鏈烴。在無需額外添加氫氣或溶劑的條件下,研究人員實(shí)現(xiàn)了高密度聚乙烯到環(huán)狀烴的循環(huán)升級(jí)。隨后,研究人員探究了高密度聚乙烯的循環(huán)升級(jí)反應(yīng)路徑;高密度聚乙烯在釕或分子篩上發(fā)生脫氫形成相應(yīng)的烯烴和二烯烴中間體,二烯烴中間體在分子篩的酸性位點(diǎn)作用下發(fā)生環(huán)化,形成相應(yīng)的環(huán)烷烴產(chǎn)物,環(huán)烷烴進(jìn)一步脫氫芳構(gòu),最終得到芳烴產(chǎn)物。

經(jīng)過3輪催化反應(yīng),分子篩負(fù)載金屬釕催化劑保持了很好的循環(huán)穩(wěn)定性。同時(shí),研究人員將原料從高密度聚乙烯粉末更換為低密度聚乙烯保鮮膜,并進(jìn)行了相同條件下的催化實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,低密度聚乙烯保鮮膜也能被高效降解,且產(chǎn)物選擇性跟高密度聚乙烯幾乎一致,表明分子篩負(fù)載金屬釕催化劑對(duì)不同類型的聚乙烯具有一定的普適性。(科技日?qǐng)?bào) 吳長鋒)



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