本报讯 立足碳中和发展,废弃碳资源(如废旧塑料、废弃生物质、CO2等)的开发利用对解决环境和能源问题至关重要。近日,化学学院王艳芹教授团队在废旧塑料催化转化领域取得突破性进展。相关成果以“走向循环经济:Ru/Nb2O5催化转化废旧芳香塑料制备芳烃”为题,发表于《德国应用化学》。论文第一作者为华理博士研究生景亚轩,通讯作者为王艳芹教授和新加坡国立大学颜宁教授。
催化转化塑料制备芳烃具有重要的现实意义,也是实现塑料循环经济发展的关键一环。研究人员从化学键活化断裂的角度,采用多功能Ru/Nb2O5催化剂,首次实现了废旧芳香塑料内C-O或/和C-C连接键的选择性断裂制备芳烃。Ru/Nb2O5催化剂不仅能转化单一芳香塑料,高选择性地制备芳烃化学品,也能实现混合废旧芳香塑料到芳烃的直接转化,芳烃收率高达75%~85%。
相较于其它Ru催化剂,Ru/ Nb2O5中Ru的配位数仅为5~6,且以配位不饱和的边缘位点为主,颗粒非常小。极小的Ru颗粒抑制了苯环和氢气的共吸附,得到了可观的芳烃选择性。同时,Nb2O5上强的亲氧位点NbOx物种具有优异的活化C-O键的能力和吸附苯环的能力。其Brnsted酸位则能对吸附的苯环进行质子化,协助对Csp2-Csp3键的活化。在小颗粒Ru解离的氢物种的协同作用下,实现了对芳香塑料内C-O和C-C键的精准活化断裂。该工作为塑料循环经济发展提供了技术参考。
(花雪苑)