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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)。


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NaClNa+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

2.水热合成过程中引入不同量NaClCu/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。

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

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