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面對(duì)全球廢棄塑料污染難題，發(fā)展化學(xué)回收技術(shù)，將其高效轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的乙烯和丙烯單體，是構(gòu)建塑料循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系、實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)利用的有效路徑。在眾多種類的廢棄塑料中，聚乙烯（PE）因C-C鍵難以活化，導(dǎo)致高效、高選擇性轉(zhuǎn)化為低碳烯烴單體難度很大。

近日，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所韓布興團(tuán)隊(duì)與北京師范大學(xué)、北京大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作，在二氧化碳、生物質(zhì)、廢棄塑料、有機(jī)垃圾催化轉(zhuǎn)化利用方面取得進(jìn)展。

研究團(tuán)隊(duì)提出“動(dòng)力學(xué)解耦-再耦合”策略，在無(wú)需貴金屬、無(wú)需外加氫氣的條件下，將聚乙烯高效轉(zhuǎn)化為乙烯和丙烯，收率高達(dá)79%，優(yōu)于目前文獻(xiàn)報(bào)道值，發(fā)展了聚乙烯循環(huán)利用的新路徑。

團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)建兩段動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)了兩段串聯(lián)反應(yīng)系統(tǒng)。反應(yīng)第一段采用層狀自支撐分子篩LSP-Z100，在260℃下將PE裂解為碳?xì)浠衔镏虚g體；反應(yīng)第二段使用磷修飾的HZSM-5分子篩催化劑，在540℃下通過二聚-β裂解反應(yīng)，將中間體選擇性轉(zhuǎn)化為乙烯和丙烯。通過精確調(diào)控兩段反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，抑制了副反應(yīng)發(fā)生，提升了目標(biāo)產(chǎn)物選擇性。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步結(jié)合同步輻射真空紫外光電離質(zhì)譜與中子粉末衍射等先進(jìn)表征技術(shù)，觀測(cè)到C8中間體，從分子層面揭示了反應(yīng)機(jī)制。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-化學(xué)工程》（Nature Chemical Engineering）上。

“動(dòng)力學(xué)解耦-再耦合”新策略將聚乙烯高效、高選擇性地轉(zhuǎn)化為乙烯和丙烯