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新華社合肥6月28日電(記者陳諾、戴威)記者近日從中國科學技術大學獲悉,該校曾杰教授課題組在塑料循環(huán)升級領域取得突破性進展。據(jù)了解,研究人員設計出一種“氫呼吸”策略,在無需額外添加氫氣或溶劑的情況下將高密度聚乙烯塑料轉(zhuǎn)化為高附加值的環(huán)狀烴類,為廢棄塑料的“人工碳循環(huán)”提供了新方法。

日常生活中,塑料制品隨處可見,然而人們在享受塑料帶來的便利的同時,也在承受著塑料污染對自然環(huán)境和人類健康的負面影響。解決“白色污染”問題,已迫在眉睫。

聚乙烯塑料是五大通用塑料之一,其穩(wěn)定性很高,難以自然降解?？紤]到聚乙烯和石油相似的化學結構與組成,在此項研究工作中,曾杰等人借鑒石油工業(yè)的技術,把廢棄聚乙烯塑料當成一種“固體石油”,來加工制備石油基下游化學產(chǎn)品。

石油工業(yè)中的兩個過程引起了研究人員的注意:一個是短鏈的汽油餾分催化重整得到更高附加值的環(huán)狀烴,這個過程會產(chǎn)生氫氣;另一個是重質(zhì)油加氫裂化制備短鏈烴,這個過程會消耗氫氣。

在這兩個過程的啟發(fā)下,研究人員設計出了一種“氫呼吸”策略用以降解高密度聚乙烯塑料。他們開發(fā)的分子篩負載金屬釕催化劑,可以一邊讓塑料成環(huán)脫氫變成環(huán)狀烴,“呼”出氫氣,一邊又讓塑料“吸”入其自身釋放的氫氣,并裂解變成短鏈烴。

研究人員介紹,這一策略利用聚乙烯自身的氫原子替代外加的氫氣,實現(xiàn)了氫元素的“自產(chǎn)自銷”,不僅降低了成本,還得到了更高價值的環(huán)狀烴產(chǎn)物。據(jù)了解,環(huán)狀烴是一種重要的石油化學產(chǎn)品,可以作為合成藥物、染料、樹脂和纖維的原材料,用途廣泛。

中國科學院院士、中國科學院化學研究所研究員韓布興評價道:“這項研究工作將廢棄聚乙烯塑料這類環(huán)境污染物用于制備石油基化學產(chǎn)品,為廢棄塑料的‘人工碳循環(huán)’提供了新方法,為石油的部分替代提出了新思路?！?/p>

研究成果日前發(fā)表于國際權威學術期刊《自然·納米技術》。

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