废口罩也能分解！最新Science子刊，催化加氢裂化变废为宝！

第一作者：ZetianQiu

通讯作者：林柏霖

通讯单位：上海科技大学

论文DOI：https://doi.org/10.1126/sciadv.adg5332

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在无需进行预处理的情况下，将低纯度聚烯烃直接一步转化为高附加值产物为废塑料的化学回收提供了绝佳机会。然而，添加剂、污染物和连接杂原子的聚合物往往与分解聚烯烃的催化剂不兼容。在本研究中，作者报道了一种可重复使用、不含贵金属且耐杂质的双功能催化剂 MoS_x-Hbeta，用于在温和条件下将聚烯烃加氢转化为支链液态烷烃。该催化剂可以在 250°C，20 至 30 bar H₂的条件下连续工作6 到 12 h，适用于多种聚烯烃，包括不同种类的高分子量聚烯烃、与不同杂原子连接聚合物混合在一起的聚烯烃、受污染的聚烯烃，以及使用后的清洗/未清洗聚烯烃。即使在低至 180°C 的温度下，也能实现高达 96% 的低碳烷烃收率。这些结果证明了加氢转化在废塑料作为未开发的碳原料方面具有巨大的潜力。

背景介绍

图文解析

图1. 塑料回收路线。(A) 当前废塑料物理化学回收途径的示意图。(B) 本文加氢裂化方法的示意图。

图2.催化剂的表征。(A)不同的催化剂（1 g LDPE，M_w = 300 kDa，100 mg 催化剂，200°C，3 MPa H₂，16 h）。(B) 使用 MoSx-Hbeta 的LDPE 加氢裂化产物分布（1 g LDPE，M_w= 300 kDa，100 mg 催化剂，200°C，3 MPa H₂，16 h）。(C) MoS_x-Hbeta的能量色散 X 射线光谱 (EDS) 元素mapping图像。比例尺，20 nm。(D) Mo 的拟合XPS 光谱。(E) Mo K-edge XANES 光谱。(F) 原始的 MoS_x-Hbeta、使用后的 MoS_x-Hbeta 和 MoS_x-Hbeta-IM的 Mo K-edge EXAFS 光谱的 k²加权傅里叶变换。

图3. 催化加氢裂化性能。(A) 催化剂负载量的影响（1 g LDPE，M_w = 300 kDa，250°C，6 h，2 MPa H₂）。(B) 温度的影响（1 g LDPE，M_w= 300 kDa，100 mg 催化剂，6 h，2 MPa H₂）。(C) 时间的影响（1 g LDPE，M_w = 300 kDa，100 mg 催化剂，250°C，2 MPa H₂）。(D) 压力的影响（1 g LDPE，M_w = 300 kDa，100 mg 催化剂，250°C，2 h）。(E) 催化剂的可回收性（催化剂/聚合物的重量比为 20%，250°C，6 h，3 MPa H₂，催化剂再生，8 h）。(F) 不同聚烯烃的催化加氢裂化（1 g 聚合物，100 mg 催化剂，250°C，2 MPa H₂，6 h）。

图4. 真实塑料体系的加氢裂化性能。(A) 与 (B) 对应的不同废弃塑料的照片。(B) 真实塑料系统的催化性能（1 g塑料，100 mg催化剂，250°C，2.5 MPa H₂，6 或 12 h）。(C) 混合原始聚烯烃的加氢裂化（1 g混合聚烯烃，100 mg催化剂，250°C，2.5 MPa H₂，6 h）。(D) 1 g LDPE (Mw = 300 kDa) 与不同添加剂的催化性能（混合盐1 包括 50 mg CaCO₃、50 mg FeCl₃、50 mg MgSO₄ 和 50 mg KBr；混合盐 2 包括50 mg Na₂CO₃、50 mg PbSO₄、50 mg ZnCl₂ 和 50 mg CuBr₂）（250°C，2.5 MPa H₂，6 h，100 mg 催化剂）。

总结与展望

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