Nature Commun:分子筛催化聚烯烃解聚机理
纳米技术 纳米 2022-08-18

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C-C化学键的断裂在选择性降解烷烃/聚烯烃的反应中起到关键作用。有鉴于此,洛桑联邦理工学院(EFPL) Paul J. Dyson等报道不饱和产物和异构化产物的分布情况能够用于描述不同催化剂反应路径的特征。

本文要点:

(1)

研究了修饰Co/Ni/Ru纳米粒子的无定形Al2O3、Y型分子筛、ZSM-5分子筛在氢解十六烷模型分子的不同反应机理,包括单一位点加氢裂化(酸位点)、双位点加氢裂化(酸位点、金属位点)、氢解等机理。随后,进一步研究ZSM-5催化剂在催化聚乙烯的解聚反应中的催化活性,基于以上研究绘制了催化剂的活性-机理图随着标杆催化剂活性的变化,并且鉴定特定产物分布最好的催化剂。这项系统性的催化剂研究有助于加快发展新型聚烯烃解聚催化剂。

(2)

分子筛的不同修饰金属能够显著的影响催化裂解机理。

没有修饰金属的Si-Al分子筛的产物分布非常类似,说明遵循类似的反应机理;

修饰Co/Ni纳米粒子,分子筛的催化机理变成双功能氢化裂解,其中修饰Ni的催化剂比修饰Co的催化剂具有更高的催化活性;

当修饰Ru纳米粒子,分子筛的催化机理为氢解,其中甲烷是催化反应的主要产物。

Si-Al分子筛基底的类型不同(不同酸性或者不同限域效应),能够显著的影响催化反应的速率,但是并不会显著影响主要的催化反应机理。Si/Al的原子比例能够影响催化反应活性,但是对催化反应活性的影响程度弱于金属纳米粒子以及分子筛的拓扑结构的影响。反应温度并不会对活性或者机理产生明显的规律性影响。

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参考文献

Lee, WT., van Muyden, A., Bobbink, F.D. et al. Mechanistic classification and benchmarking of polyolefin depolymerization over silica-alumina-based catalysts. Nat Commun 13, 4850 (2022)

DOI: 10.1038/s41467-022-32563-y

https://www.nature.com/articles/s41467-022-32563-y


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