韩布兴院士Nat. Chem.：份子筛催化兴塑料分解制与汽油！ – 质料牛

发布时间：2024-09-14 03:36:03 来源： 作者：

一、韩布【科教布景】

塑料废品估量2050年将达250亿吨，兴院兴塑因此斥天多样化兴旧塑料支受收受足艺迫正在眉睫。份筛做为塑料的催化尾要成份，散烯烃具备惰性的料分C-C键，易以克制其背目的解制产物的转化。现有足艺依靠于有机金属、汽油贵金属催化剂战重大的质料处置历程，里临财富化挑战。韩布新兴足艺经由历程将散烯烃转化为燃料级碳氢化开物的兴院兴塑新兴格式隐现出宏大大的财富后劲。可是份筛，燃料中烷烃的催化H/C比下于散烯烃（分说为~2.2-2.3战2.0）。因此，料分那个历程需供外部H₂源或者富氢共反映反映物去增长转化。解制好比，汽油操做下压氢正在贵金属催化剂上将散烯烃转化为液态燃料。无需外部氢源的系统对于财富特意有排汇力，但古晨仅能天去世少链芳烃或者正在转化率低战产去世挥收性异化物圆里受限。因此，慢需斥天将散烯烃转化为燃油的下效、安妥战经济的工艺。

二、【坐异功能】

基于以上艰易，中国科教院化教所韩布兴院士、林龙飞钻研员、北都门范小大教韩雪教授、北京小大教杨四海教授等人正在Nature Chemistry宣告了题为“Upcycling of polyethylene to gasoline through a self-supplied hydrogen strategy in a layered self-pillared zeolite”的论文，报道一种LSP-Z100自柱份子筛（self-pillared zeolite）正在240℃战4 h条件下催化散乙烯转化为汽油，抉择性为99%，产率为80%。分解的液相产物中的尾要产物是支链烷烃（抉择性抵达72%），其辛烷值抵达88.0，那个辛烷值与市卖汽油（86.6）颇为接远。经由历程非弹性中子散射光谱、小角中子散射光谱、固态NMR、XAS、同位素标志等表征足艺足腕，批注份子筛的三配位Al位面有助于散乙烯份子活化、随后正在Brönsted酸位面切断β-化教键并产去世同构，而且经由历程自己提供氢的格式正在Al位面产去世氢化物转移，抉择性天去世支链烷烃。本钻研批注层状自柱份子筛催化剂正在塑料废物支受收受规模具备宽峻大操做远景。文章第一做者是化教钻研所专士钻研去世岑梓榆。

钻研职员经由历程水热法，以四丁基氨基氢氧化物做为挨算导背剂，乐因素化了具备自反对于层战MFI/MEL互去世挨算的LSP-Z100份子筛，它具备小大的外部概况积战介孔挨算。

图1  催化剂的挨算表征© 2024 Springer Nature

将小大稀度散乙烯与催化剂以5:1的量量比异化，随后正在N₂空气减热240℃反映反映4 h。钻研职员分说钻研LSP-Z100、HZSM-五、HY、USY等微孔份子筛战LSP、meso-HY、MCM-4一、SBA-15等介孔份子筛催化剂，收现惟独LSP-Z100具备催化活性。

图2  LSP-Z100的催化活性及晃动性钻研© 2024 Springer Nature

图3  催化活性位面钻研© 2024 Springer Nature

钻研职员基于本位INS表征战DFT实际合计，提出了LSP-Z100的催化反映反映机理。

图4  反映反映机理钻研© 2024 Springer Nature

三、【科教开辟】

综上，LSP挨算为质料提供了oFTAl位面战可干戈的Brönsted酸位面，增长了SSH模式的真现，经由历程oFTAl位面上的氢抽与、Brönsted酸位面上的β-断裂/同构化战oFTAl位面上的氢转移配开熏染感动，下抉择性战产率天天去世汽油。此外，LSP份子筛对于从低稀度战下稀度PE废物（占现古塑料废物约25%）斲丧商用级汽油提醉出卓越的催化功能。那一蹊径的潜在利润使其具备经济排汇力。与传统的基于煤油的路线比照，基于PE斲丧汽油的路线削减了碳排放。散漫低能耗输进、自制、无贵金属且下晃动性的催化剂、无需外部氢源战产物可直接做为交通燃料操做，最小化情景影响，提供了一个经由历程“废物转化化教品”策略减沉将去塑料传染的有希看的处置妄想。

本文概况：Upcycling of polyethylene to gasoline through a self-supplied hydrogen strategy in a layered self-pillared zeolite (Nat. Chem.2024, DOI: 10.1038/s41557-024-01506-z)

本文由小大兵哥供稿。

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