镧负载埃洛石纳米管催化剂在制备低分子量液体环氧化天然橡胶中的合成与表征

《Journal of Chemical Technology & Biotechnology》：Synthesis and characterization of lanthanum supported halloysite nanotubes catalyst in obtaining low molecular weight of liquid epoxidized natural rubber

本研究针对液体环氧化天然橡胶（LENR）的高分子量问题，开发了一种新型镧负载埃洛石纳米管（La/HNTs）催化剂。研究人员通过浸渍法成功合成该催化剂，并在150°C、0.5 g催化剂用量、反应4小时的最佳条件下，将LENR平均分子量从26,360显著降低至6,961（降幅达73.6%）。表征结果表明催化剂通过氢氧根离子攻击环氧环引发链断裂，且反应后结构保持完整。该研究为橡胶材料的绿色降解与高值化回收提供了创新解决方案。

　　

背景

采用埃洛石纳米管（HNTs）负载的镧催化剂（La/HNTs）被探索用于将液体环氧化天然橡胶（LENR）降解为低分子量LENR（lmw-LENR）。该La/HNT催化剂通过简单的浸渍法合成，并利用X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱（SEM-EDX）、X射线荧光（XRF）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和核磁共振（NMR）等技术进行了表征。这些技术被用来检查催化剂的物理化学性质并评估其在LENR降解中的性能。

结果

表征结果显示，在HNT表面存在氢氧化镧（La(OH)₃）物种。在间歇式反应器中，于150°C、0.5 g催化剂负载量、反应4小时的最佳条件下，La/HNTs有效地将LENR的平均分子量从26,360降低至6,961，相当于减少了73.6%。降解机制归因于氢氧根离子攻击环氧环，导致链断裂并形成更短的LENR链。NMR和FTIR分析证实了环氧环的成功开环和C=C键的断裂，同时催化剂保持了其结构完整性。催化剂的性能受到粒径、羟基可用性以及金属-载体相互作用的强烈影响。

结论

本研究证明了La/HNT催化剂通过氢氧根驱动的链断裂在促进LENR降解方面的效率。分子量的显著降低凸显了它们在橡胶加工和回收中的潜在应用价值，为环氧化橡胶材料的价值化提供了一种可持续的方法。

利益冲突

作者声明无竞争性利益。