從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心曾杰教授近日在塑料循環(huán)升級領(lǐng)域取得了突破性進展。

相關(guān)研究成果于6月26日發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然·納米技術(shù)》( Nature Nanotechnology)上。

現(xiàn)如今人們的生活已經(jīng)離不開塑料，小到一根吸管，大到一輛汽車……大規(guī)模的塑料生產(chǎn)給人們提供了便捷，卻給自然界帶來了難題，造成嚴重的“白色污染”。

聚乙烯是五大通用塑料之一，化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以自然降解。因此，發(fā)展廢棄聚乙烯塑料循環(huán)升級技術(shù)，在減輕其對環(huán)境污染的同時，還能讓其重新產(chǎn)生經(jīng)濟價值，對人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

聚乙烯和石油具有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)與組成，那么能否利用綠色催化轉(zhuǎn)化的方式，把廢棄聚乙烯塑料當成一種“固體石油”原料，來加工制備石油基下游化學(xué)產(chǎn)品呢？

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(shè)計出了一種“氫呼吸”策略用以降解高密度聚乙烯塑料，開發(fā)的分子篩負載金屬釕催化劑(Ru/HZSM-5)，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。

在無需額外添加氫氣或溶劑的條件下，研究人員實現(xiàn)了高密度聚乙烯塑料到環(huán)狀烴的循環(huán)升級。隨后，研究人員探究了高密度聚乙烯塑料的循環(huán)升級反應(yīng)路徑。并用不同分子篩負載的金屬釕進行了高密度聚乙烯塑料循環(huán)升級的催化實驗，考察了分子篩孔道對反應(yīng)的影響。經(jīng)過三輪催化反應(yīng)以及相關(guān)實驗結(jié)果表明，Ru/HZSM-5催化劑對不同類型的聚乙烯塑料具有一定的普適性。