华东师范大学赵晨教授团队《Nat. Commun.》: 废弃塑料PET转化为汽车燃料和防冻剂

2022-06-13 来源：高分子科技

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是最丰富的聚酯塑料，广泛应用于纺织品与包装行业，为人类生活带来极大便利。但每年约有千万吨的废弃PET排入海洋，水体以及海洋生物的健康受到微塑料的严重威胁。为解决白色塑料污染问题，实现废旧塑料的回收与再利用，华东师范大学赵晨团队开发了一种在无氢条件下，一锅法将聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）定量转化为对二甲苯（PX）和乙二醇（EG）的低成本工艺。该工艺使用甲醇作为解聚与供氢溶剂，改性非贵金属Cu/SiO₂为催化剂，集合PET醇解、甲醇脱氢与DMT选择性加氢脱氧过程为一体，实现了废弃聚酯塑料直接转化为汽油燃料和防冻剂成分，为海洋塑料问题的解决提供了可行的方案（图1）。

图1. PET废料的解聚和转化策略

高效率转化塑料的催化剂归因于在传统水热合成Cu/SiO₂的过程中添加适量的NaCl，Na⁺占据SiO₂表面的部分硅羟基，从而抑制了层状硅酸铜的成核和生长。溶液中的Cu²⁺只能与SiO₂表面剩余的硅羟基结合形成分散、孤立但结构致密的硅酸铜颗粒。经过还原后得到的Cu基催化剂具有高Cu⁺/Cu⁰比，为甲醇脱氢以及DMT选择性加氢提供了丰富的活性位点。（图2）

图2.水热合成过程中引入不同量NaCl的Cu/SiO₂催化剂形成机理

研究者利用该体系对普吉岛海滩沉积物的塑料转化潜力进行了预测。通过对岛上常见可口可乐瓶、麦当劳饮料盖、一次性餐盒、包装袋以及涤纶布料等不同来源的 PET 塑料进行催化转化，得出每吨塑料沉积物含331 kg PET，在最佳条件下可通过该体系得到181 kg的汽油添加物（对二甲苯）和105 kg的防冻液（乙二醇）作为岛上汽车的能源储备。

图3. PET催化转化应用于普吉岛海滩沉积物

相关成果以“Converting waste PET plastics into automobile fuels and antifreeze components” 为题发表于Nature Communications (Nat. Commun., 2022, 13, 3343-3351)，并申请发明专利202010248576.5。华东师范大学硕士研究生高志文为第一作者，马冰博士、赵晨教授为本文的共同通讯作者。该工作得到国家重点研发计划（项目号No. 2016YFB0701100）与青年千人计划等项目的资助。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-31078-w

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻