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鈷-鎳金屬基催化劑對PET塑料廢棄物的升級回收


來源:中國粉體網(wǎng)   長安

[導(dǎo)讀]  《自然-通訊》發(fā)表了一篇來自清華大學(xué)的論文,作者使用儲量豐富的金屬基催化劑,升級回收聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料,將其轉(zhuǎn)化為價(jià)值更高的化學(xué)材料和氫燃料。

中國粉體網(wǎng)訊  PET塑料在包裝領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用,給人們的日常生活增添了便利,但與日俱增的塑料廢棄物嚴(yán)重破壞了生態(tài)系統(tǒng)。消除塑料垃圾的一個(gè)有效方法是將其轉(zhuǎn)化成有較高價(jià)值的產(chǎn)品,稱為“升級回收”。


2021年8月17日,清華大學(xué)化學(xué)系副教授段昊泓和其團(tuán)隊(duì)在《自然—通訊》發(fā)表了一篇名為《Electrocatalytic upcycling of polyethylene terephthalate to commodity chemicals and Hfuel》的文章,闡述了一種以鈷-鎳金屬基(CoNi0.25P)為電催化劑,在KOH堿性電解質(zhì)中電解回收聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料的方法。此方法不僅減少了塑料廢棄物對環(huán)境的污染,還能變廢為寶,產(chǎn)物為二甲酸鉀(KDF)、對苯二甲酸(PTA)以及氫氣燃料。


▲a PET回收的傳統(tǒng)路線/b 催化電解PET轉(zhuǎn)化為具有商業(yè)價(jià)值的化學(xué)物質(zhì)和H2燃料(路線I)/c不同電流密度下路線I的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析(TEA)。


PET的聚酯性質(zhì)使其在溫和條件下即容易在堿性物質(zhì)或水解酶的催化下分解為單體,進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的產(chǎn)品;而過渡金屬基磷化物(特別是富含地球的Co和Ni)在各種反應(yīng)中被證明是有效的電催化劑,包括HER、OER和有機(jī)轉(zhuǎn)化。本文獻(xiàn)中所闡述的方法即利用了上述兩個(gè)特征,主要反應(yīng)過程如下:


此方法中充分利用了CoNi0.25P催化劑的高效性和選擇性:PET在KOH堿性溶液被催化水解,產(chǎn)生兩種單體PTA和EG,后者在電解槽中,在CoNi0.25P催化劑作用下,選擇性地(>90%)在陽極進(jìn)行C–C裂解生成甲酸鹽;與此同時(shí),在同一催化劑作用下,H2在陰極上生成。隨后,將無水性甲酸加入PET電解質(zhì)中,將pH值調(diào)整為3,甲酸作為PET電解液的酸化劑,使白色PTA從電解質(zhì)中沉淀,然后過濾回收;余下的液體通過濃縮和結(jié)晶轉(zhuǎn)化為固體KDF。最后,獲得的PTA和KDF在60°C的真空烤箱中干燥。初步的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析(TEA)估計(jì),每噸PET廢棄物的升級回收凈收入為350美元。


(中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安)

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作者:長安

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