综述 | 中国科学院上海有机所黄正&四川大学张帆——超越传统降解：聚烯烃升级回收的催化解决方法

近日，中国科学院上海有机化学研究所黄正课题组联合四川大学张帆课题组发表综述文章，深入探讨了聚烯烃的传统降解方法与新兴升级回收策略。该综述主要涵盖了三个方面：聚烯烃的传统降解方法、传统降解方法的改进策略，以及聚烯烃升级回收的创新方法。

背景介绍：

作为一类广泛使用的高分子材料，塑料自1950年至2017年间全球产量超过92亿公吨。其中，聚烯烃（主要包括聚乙烯和聚丙烯）因其低成本、高稳定性和优良的机械性能而广受欢迎。然而，由于聚烯烃难以降解和使用周期短的特性造成了严重的环境问题。目前，物理回收是塑料回收的常见方式，但在再加工过程中常伴随机械性能下降，被视为降级回收。相比之下，化学回收有潜力将废弃塑料转化为附加值较高的化学品和材料，因此备受关注 。

本文亮点：

传统的聚烯烃化学回收策略主要包括（催化）热解、氢解、加氢裂解和氧化降解等，但这些方法普遍存在条件苛刻、产物复杂等问题。近年来，通过催化剂、工艺和催化体系的创新，化学家们开发出了许多高效、选择性好的改进策略。例如，为了解决热解中的传热问题，研究者引入了微波或电感加热，优化了体系温度分布，提高了热解效率和反应选择性；在应对积碳问题时，通过调控催化剂形貌和缩短扩散路径，抑制了积碳的产生；针对氢解中的高甲烷选择性问题，通过调控催化剂表面氢覆盖度，改善了产物分布；在氧化降解过程中，开发了新型氧化剂和添加剂，显著提高了产物附加值。这些策略为开发更高效、可控的聚烯烃升级回收方法提供了新思路。

此外，新兴的聚烯烃升级回收方法也为该领域带来了新机遇。如通过烷烃脱氢方法向聚烯烃烷基链引入不饱和度，可以实现聚烯烃的温和活化。基于这个策略，化学家发展了交叉烷烃复分解、脱氢-乙烯解、脱氢-复分解等策略，将聚烯烃转化为燃油、 a, w-二烯、丙烯、大分子遥爪聚合物单体等产品；采用氢（裂）解-环化策略，实现了聚烯烃向烷基苯的可控转化，合成了高价值的洗涤剂前体；基于解构-衍生化策略，将复杂降解体系转化为可分离的高附加值产物，提升了升级回收过程的经济效益。这些新兴策略的出现，也为新型聚烯烃升级回收体系的发展提供了思路和灵感。

总结与展望：

尽管聚烯烃化学回收领域在过去十年取得显著进展，但仍面临挑战，如针对混合塑料（如聚酯和聚烯烃的混合塑料）的有效回收、将废弃塑料直接转化为可直接利用的高价值产品（如窄分布的汽油成分、高性能材料）的方法，以及适用于规模化、工业化的高效、经济、环保催化体系的开发等。随着聚烯烃升级回收领域的不断发展，这个领域将孕育出更多有创意的、有价值的工作，为解决塑料污染问题提供新思路。

文章详情：

Beyond Conventional Degradation: Catalytic Solutions for Polyolefin Upcycling

Lan Gan†, Zhongwen Dong†, Haofeng Xu, Huidong Lv, Guixia Liu, Fan Zhang* and Zheng Huang*

Cite this by DOI:10.31635/ccschem.023.202303538

文章链接：

https://doi.org/10.31635/ccschem.023.202303538

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