北京分子科学国家研究中心

韩布兴课题组在聚乙烯转化制备汽油方面取得重要进展

发布时间：2024-04-10

来源：中国科学院化学研究所 | 发布时间：2024-04-10 | 【打印】【关闭】

塑料制品在现代生产生活中具有不可替代的作用，极大地促进了社会经济的发展，同时也产生了大量很难自然降解的废旧塑料垃圾，对生态环境与人类健康造成危害，引起了全世界的高度关注。因此，废弃塑料的资源化利用对解决塑料污染问题、实现绿色可持续发展意义重大。废弃塑料中，聚乙烯的转化难度很大，其非极性的碳碳键难以活化和断裂。目前已有的聚乙烯转化策略主要依赖于高反应温度（400℃以上）、贵金属催化剂和外加氢源，从而限制了聚乙烯化学回收的工业化。如何低成本且高效地转化聚乙烯一直是塑料转化领域的重要难题。

在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，北京分子科学国家研究中心韩布兴课题组在二氧化碳、生物质、废弃塑料、有机垃圾等可循环碳资源催化转化利用方面取得系列成果。

近日，该课题组与合作者利用层状自支撑分子筛作为催化剂成功实现了低温（240 ℃）、无贵金属、无氢气、无溶剂条件下聚乙烯塑料转化制备高品质汽油，收率达到80%。该策略利用层状自支撑分子筛丰富的外比表面积和介孔孔道，使得聚烯烃大分子与催化剂活性位点充分接触，并且这种层状自支撑分子筛具有独特的开放骨架三配位铝位点，有助于活化碳氢键，形成碳正离子，促进聚烯烃碳碳键发生β-裂解。自支撑分子筛高效催化部分聚乙烯芳构化，为产生的小分子烯烃转化为烷烃提供氢源，从而以自供氢的方式产生汽油。所制备的汽油组分中，能提升辛烷值的支链烷烃含量是商用汽油的近两倍。该工作为废弃聚乙烯催化转化制备高品质汽油提供了新的路线，具有良好的应用前景。这一成果4月9日在国际学术期刊Nature Chemistry上发表（Nat. Chem.2024,DOI:10.1038/s41557-024-01506-z），论文第一作者为中国科学院化学研究所博士研究生岑梓榆，通讯作者为北京分子科学国家研究中心韩布兴研究员和林龙飞研究员、北京师范大学韩雪教授、北京分子科学国家研究中心杨四海教授。