一种新型的催化剂将聚烯烃塑料分解成新的,有用的产品。这个项目是一个新战略的一部分来减少塑料垃圾的数量及其对环境的影响,以及恢复值时丢失塑料就被扔掉了。
催化剂是由团队合作回收再利用塑料研究所(iCOUP),美国能源部能源前沿研究中心。努力是由亚伦Sadow iCOUP主任,艾姆斯国家实验室的科学家和爱荷华州立大学教授;南卡罗莱纳大学的Andreas Heyden教授;正为温榆黄,科学家在爱荷华州艾姆斯实验室和教授。新催化剂只的组成材料,它们展示了可以打破在脂肪族碳氢化合物碳碳(CC)债券。欧洲杯足球竞彩
脂肪族碳氢化合物是有机化合物只有氢和碳组成。聚烯烃塑料是脂肪族烃材料组成的长链碳原子连接在一起形成强大的材料。欧洲杯足球竞彩这些材料是塑欧洲杯足球竞彩料垃圾危机的重要组成部分。正为温榆黄说,“超过一半的产生是基于聚烯烃塑料。”
聚烯烃塑料在现代世界各地使用,包括在收缩包装和其他包装产品,液体的容器,如洗涤剂或牛奶、纤维防水服装、牙线和电子产品。然而,正如安德烈亚斯Heyden解释说,聚烯烃是最困难的一些塑料回收和新方法是必要的。这样一个有前途的替代循环称为升级改造。这种方法涉及到材料的化学转换成更高价值的产品。欧洲杯足球竞彩
升级改造聚烯烃的一个方法是一个化学过程称为氢解作用。在这个过程中,催化剂分裂分子链通过削减CC债券和添加氢。根据亚伦Sadow,催化剂用于氢解作用通常是基于贵金属,如铂。铂是昂贵的,因为它在地壳丰度较低,以及它的使用由于其有效性,在许多类型的催化转换。
可持续性和经济应对这两个挑战,Heyden说,“我们认为我们能够使用地球上充足的元素来创建更便宜的催化材料,并通过将这些元素以某种方式我们可能实现高选择性和仍然非常好的活动。”欧洲杯足球竞彩
氧化锆的团队发现,地球上充足的金属氧化物,可以减少在脂肪族烃聚合物CC债券以相同的速度的贵金属催化剂。“我们感到惊讶,我们可以做氢解作用的CC债券,使用氧化锆作为催化剂。氧化锆的传统范式不是很被动,”Sadow说。
其成功的关键是催化剂的结构,它是由正为温榆黄教授和他的团队设计的。“在此体系结构中,超氧化锆介孔二氧化硅纳米粒子嵌入两个板块之间。欧洲杯猜球平台融合两个硅板,氧化锆内嵌在中间,像一个三明治,”黄说。“毛孔氧化锆硅提供,而一张保护烧结的氧化锆纳米颗粒或结晶结构,这将使他们不那么有效。”欧洲杯猜球平台
Heyden的团队负责建模的反应和理解和反应条件下活性部位是如何工作的。“所以我们做催化剂的量子化学建模和化学反应与一些经典化学反应器建模、”他解释说。“在这里,我们真的看到,非晶氧化锆结构的重要性。”
根据Sadow,氢解作用的观点来研究氧化锆是基于以前的开创性研究聚合物阻垢使用锆氢化物研究在1990年代末。“利用锆化学氢化物氢解作用是非常好的,”他说。“问题是那些有机金属锆的物种是空气和水敏感。所以他们必须在干净的条件下处理。通常聚合物废物不纯,不提供清洁和完全干燥的起始物料。使用氢化锆催化剂,你必须真的担心抑制化学杂质。”
新氧化锆材料开发的团队只是加热真空反应之前,氢解作用过程中保持活跃。“在空气中氧化锆很容易处理,然后激活。真的不需要任何专门的条件,也是令人兴奋,”Sadow说。“能够把一个air-exposed金属氧化物,加热与烷烃,并生成一个有机金属是一个非常强大的反应,使这种氢解作用过程。它可以使很多有趣的催化的碳氢化合物转换之前不考虑。”
本研究进一步讨论“超非晶氧化锆纳米颗粒催化聚烯烃氢解作用。”欧洲杯猜球平台Shaojiang陈所写,Akalanka Tennakoon, Kyung-Eun你,亚历山大·l·帕特森Ryan Yappert斯莱姆Alayoglu, Lingzhe方,荀,汤米Yunpu赵,米歇尔·p·Lapak Mukunth萨拉瓦南,瑞安·a .哈克勒,长气,诺阿Delferro, Yi-Yu Wang Tao, Byeongdu李,男爵彼得斯,肯尼斯·r·Poeppelmeier萨莱安马尔,克利福德·r·鲍尔斯弗雷德里克·a . Perras Andreas Heyden,亚伦d . Sadow正为温榆黄,发表在催化性质。
这项研究是由研究所合作回收再利用塑料(iCOUP),由艾姆斯国家实验室。iCOUP是一个能源前沿研究中心组成的艾姆斯国家实验室的科学家们,阿贡国家实验室,加州大学圣芭芭拉分校,南卡罗来纳大学,康奈尔大学,西北大学,伊利诺伊大学香槟校区。
来源:https://www.ameslab.gov/