廢棄塑料的資源化利用是推進(jìn)綠色低碳循環(huán)發(fā)展的重要舉措。聚乙烯是全球需求量最多的通用塑料，每年消費(fèi)量超過1億噸。氫解可將聚乙烯選擇性轉(zhuǎn)化為高值液體燃料和化學(xué)品，但往往需要在較高的氫氣壓力下進(jìn)行。
 

　　近日，清華大學(xué)化工系牛志強(qiáng)課題組在廢舊塑料催化升級回收領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，在低氫氣壓力甚至常壓條件下，將廢棄聚乙烯(PE)高選擇性地轉(zhuǎn)化為液體燃料、蠟和基礎(chǔ)油，提出并驗證了“綠氫+廢塑料=液體燃料”的分散式資源升級回收路線(圖1)。
 

圖1.廢棄聚烯烴低壓氫解制備液體燃料
 

　　聚乙烯氫解通常需要高壓氫氣才能避免低值產(chǎn)物甲烷的產(chǎn)生。通過對烷烴氫解反應(yīng)路徑的分析，課題組提出了控制產(chǎn)物選擇性的新策略(圖2)：在貧氫條件下，可通過抑制連續(xù)C-C鍵斷裂來減少甲烷產(chǎn)量。基于上述分析，課題組設(shè)計并開發(fā)了RuPt稀合金催化劑，通過Pt原子稀釋催化劑表面的Ru位點，減緩了氫解過程中C-C鍵的二次斷裂，提高了氫解產(chǎn)物中高值長鏈烷烴的選擇性。此催化劑可以在低氫氣壓力甚至常壓條件下，實現(xiàn)對聚乙烯的高選擇性升級轉(zhuǎn)化。
 

圖2.氫解反應(yīng)路徑與催化劑設(shè)計思路
 

　　相關(guān)研究成果以“稀釋釕鉑合金聚乙烯氫解，實現(xiàn)H2壓力無關(guān)的低甲烷選擇性”(Polyethylene hydrogenolysis by dilute RuPt alloy to achieve H2-pressure-independent low methane selectivity)為題，于12月4日發(fā)表于《自然·通訊》(Nature Communications)。
 

　　清華大學(xué)化工系2021級博士生胡琪琨為論文第一作者，化工系副教授牛志強(qiáng)為論文通訊作者。研究得到北京市自然科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金的支持。