ChemSusChem：一步氢解-异构废旧聚烯烃塑料制多支链液体烷烃

大连理工大学梁长海教授和陈霄副教授团队与香港高等科技教育学院Chi-Wing Tsang博士合作在ChemSusChem期刊发文对一步氢解-异构废旧聚烯烃塑料制多支链液体烷烃进行了研究，揭示了Rh/Nb₂O₅作为一种有前途的催化剂，具有高效的金属活性位点和强的Brønsted酸位点，在聚烯烃塑料废料的升级回收中表现出良好的催化特性、可重复使用性和再生性能，并通过经济可行性研究证明，大规模推广废塑料制液态燃料技术是有利可图的。

聚烯烃塑料极大满足了人类生活所需，而由于一次性消费行为和升级回收所存在的挑战，大约90%的废塑料被粉碎、焚烧和热解等方式简单处理，导致了严重的资源浪费和环境的二次危害。为了可持续发展，有必要加快向循环塑料经济的转型，通过借鉴石油炼制、煤化工和生物质转化的经验，将废聚烯烃塑料催化氢解为高价值化学品或液体转化燃料可能是保护环境和节约资源的更优解决方案，该过程不仅可以解决聚烯烃废塑料实现变废为宝，同时可以降低对石油的依赖。

最近，大连理工大学梁长海教授和陈霄副教授团队与香港高等科技教育学院Chi-Wing Tsang博士合作，通过浸渍法合成了一系列高度分散的Rh基金属-酸双功能催化剂，发现在相对温和的条件下，双功能Rh/Nb₂O₅催化剂实现了各种聚烯烃塑料的催化氢解-异构化为高价值的汽油、柴油和轻型润滑油。基于模型化合物和LLDPE催化氢解产品的研究结果，对反应过程进行了探索。揭示了金属Rh活性点的高效率使聚烯烃长碳链的脱氢/加氢作用得到强化，同时在载体Nb₂O₅的Brønsted协同下，发生了C-C键的裂解、骨架重排以及烷基碳正离子的β裂解，两者相互协同共同实现了聚烯烃废塑料向液态多支链烷烃的转化。其中以LLDPE为底物，液态烷烃收率在80%以上，液态油品异构化程度高达65%。此外，初步的经济分析表明基于设备成本和工厂设计假设，大规模推广这种废塑料制燃料技术是经济可行的，简单回收期仅需6.55年，有利于碳资源的可持续性。该研究为聚烯烃塑料废弃物的循环利用提供了一种新的化学和工程方法，为实现可持续塑料经济目标奠定了基础。

论文信息

Hydrogenolysis-isomerization of waste polyolefin plastics to multi-branched liquid alkanes

Bowen Du, Prof. Dr. Xiao Chen*, Yu Ling, Tiantian Niu, Dr. Weixiang Guan, Dr. Jipeng Meng, Prof. Dr. Haoquan Hu, Prof. Dr. Chi-Wing Tsang*, Prof. Dr. Changhai Liang*

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202202035