塑料催化转化回收利用领域有了新进展

近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员潘秀莲团队在塑料催化转化回收利用领域取得新进展，实现了相对温和条件下二氧化碳与聚烯烃废塑料耦合升级回收高选择性制芳烃等高值化学品。相关成果发表在《国家科学评论》上。

塑料是重要的合成高分子材料，是现代社会生活和工业生产不可或缺材料，如何解决急剧增加的废塑料对环境和健康的影响，已经成为全球重大问题之一。在众多塑料制品中，以聚乙烯和聚丙烯为代表的聚烯烃约占55%，是产量和消费量最大的塑料。由于聚烯烃分子化学惰性，难以在自然条件下降解。如何在相对温和的条件下，实现聚烯烃碳-碳键选择性断裂和重组是该领域一大挑战。

该反应示意图。大连化物所供图

OXZEO催化体系是由包信和院士、潘秀莲研究员团队于2016年提出的一种创新的催化剂设计概念，结合了金属氧化物和沸石分子筛的功能特点，在空间上提供了两种独立的反应活性位点。本工作中，团队将OXZEO催化设计概念拓展应用于二氧化碳与聚烯烃废塑料耦合升级回收中，使二氧化碳作为氢的受体并转化成为碳氢化合物，促进聚烯烃回收成为芳烃。团队通过创制Pt修饰的MnO_x-ZSM-5双功能催化剂，将二氧化碳活化和聚烯烃解聚-芳构化的活性位分别分离在金属/金属氧化物和分子筛上，在300 ℃和1 MPa的相对温和条件下，实现一步转化生成芳烃等高值化学品，芳烃收率达到64%，其中60%为苯、甲苯、二甲苯。研究证明，每公斤聚烯烃可消耗0.2公斤二氧化碳，且90% 二氧化碳转化为芳烃产物，同时生成0.64公斤芳烃，0.28公斤液化气和石脑油。

本工作中设计的催化体系可适用于聚乙烯、聚丙烯及其塑料制品的升级回收。并且，开发的技术路线不仅实现了聚烯烃类废塑料在相对温和条件下，选择性制高附加值芳烃，也为二氧化碳的转化利用提供了一条新途径，同时将聚烯烃和二氧化碳两种废物进行资源化利用。

相关论文信息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwae097