Nat. Chem. | 化学所韩布兴院士课题组在聚乙烯转化制备汽油方面取得重要进展

导读

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，中国科学院化学研究所胶体、界面与化学热力学实验室/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，该课题组与北京师范大学、北京大学等单位合作，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，通讯作者为中国科学院化学研究所韩布兴研究员和林龙飞研究员、北京师范大学韩雪教授、北京大学杨四海教授。

层状自支撑分子筛催化聚乙烯转化制备汽油

来源：中国科学院化学研究所