基态金属异质催化剂在塑料升级转化为轻质烯烃中的创新应用与循环经济价值

来自《Science》的研究团队开发了一种基于WO3 /SiO2 和Na/γ-Al2 O3 的基态金属催化体系，通过催化裂解-异构化串联反应（CIE）在320°C、15 bar乙烯条件下，将聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)高效转化为丙烯（87%收率）和异丁烯（2:1比例）。该技术突破传统热解高能耗局限，减少40%能耗及CO2 排放，为混合塑料废料的规模化高值化处理提供了可持续解决方案。

　　

塑料已成为全球第三大生产材料，年产量达4亿吨。其不可降解特性导致累积废弃物达63亿吨，传统焚烧和填埋会释放CO₂
并产生微塑料污染。最新研究突破采用工业级催化剂WO₃
/SiO₂
（烯烃复分解）与Na/γ-Al₂
O₃
（异构化）组成"动态双人组"，在温和条件（320°C，15 bar乙烯）下上演"分子魔术"——将PE精准剪裁为丙烯（2023年全球市场规模1690万吨），PP则转化为丙烯-异丁烯"黄金组合"（2024年估值259亿美元）。

同位素示踪实验证实产物碳骨架主要源自塑料而非乙烯。催化剂展现"马拉松式"稳定性，循环10次仍保持50%活性，总转化数较传统分子催化剂提升10倍。半连续反应器验证显示，该体系可处理各类废塑料（包括低密度PE、等规PP等），犹如"分子厨房"般将外卖盒、包装膜等转化为液化烯烃混合物。

这项技术暗藏三大杀手锏：能耗较热解降低40%、碳转化率>95%、避免乙烷/丙烷等难分离副产物。未来通过设计核壳结构催化剂、耦合AI分选系统，或可实现"混合塑料鸡尾酒"的一站式转化。对于含氯塑料（如PVC），需引入铁掺杂WO₃
等抗中毒催化剂，犹如给分子剪刀装上"防腐蚀涂层"。该研究为塑料闭环管理提供了"化学升级"新范式，让白色污染变身高值化学品工厂。