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中國(guó)科大開(kāi)辟?gòu)U棄聚乙烯塑料循環(huán)升級(jí)新路徑

   2023-06-29 中國(guó)新聞網(wǎng)

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核心提示:中新網(wǎng)合肥6月27日電 (記者 吳蘭)記者從中國(guó)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(guó)家研究中心曾杰教

中新網(wǎng)合肥6月27日電 (記者 吳蘭)記者從中國(guó)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(guó)家研究中心曾杰教授近日在塑料循環(huán)升級(jí)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。

相關(guān)研究成果于6月26日發(fā)表在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然·納米技術(shù)》( Nature Nanotechnology)上。

現(xiàn)如今人們的生活已經(jīng)離不開(kāi)塑料,小到一根吸管,大到一輛汽車(chē)……大規(guī)模的塑料生產(chǎn)給人們提供了便捷,卻給自然界帶來(lái)了難題,造成嚴(yán)重的“白色污染”。

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。因此,發(fā)展廢棄聚乙烯塑料循環(huán)升級(jí)技術(shù),在減輕其對(duì)環(huán)境污染的同時(shí),還能讓其重新產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值,對(duì)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

聚乙烯和石油具有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)與組成,那么能否利用綠色催化轉(zhuǎn)化的方式,把廢棄聚乙烯塑料當(dāng)成一種“固體石油”原料,來(lái)加工制備石油基下游化學(xué)產(chǎn)品呢?

石油工業(yè)中的兩個(gè)過(guò)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(guò)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(guò)程會(huì)消耗氫氣。

在這兩個(gè)過(guò)程的啟發(fā)下,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塑料,開(kāi)發(fā)的分子篩負(fù)載金屬釕催化劑(Ru/HZSM-5),可以一邊讓塑料成環(huán)脫氫變成環(huán)狀烴,“呼”出氫氣,一邊又讓塑料“吸”入其自身釋放的氫氣,并裂解變成短鏈烴。

在無(wú)需額外添加氫氣或溶劑的條件下,研究人員實(shí)現(xiàn)了高密度聚乙烯塑料到環(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塑料的循環(huán)升級(jí)反應(yīng)路徑。并用不同分子篩負(fù)載的金屬釕進(jìn)行了高密度聚乙烯塑料循環(huán)升級(jí)的催化實(shí)驗(yàn),考察了分子篩孔道對(duì)反應(yīng)的影響。經(jīng)過(guò)三輪催化反應(yīng)以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Ru/HZSM-5催化劑對(duì)不同類(lèi)型的聚乙烯塑料具有一定的普適性。



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