废FCC催化剂与TiO2酸性调控对微波辅助LDPE裂解产物分布的影响机制研究

本研究针对塑料污染治理难题，通过微波辅助裂解技术结合废FCC催化剂和TiO2催化体系，系统探究了催化剂酸性对低密度聚乙烯（LDPE）裂解产物分布的影响。结果表明，在450-500°C优化条件下可获得90 wt%气体产物（含67%丙烯），液体产物涵盖C8-C30烃类，为废塑料资源化提供了新策略。

　　

全球塑料年产量已突破4.5亿吨，但仅印度每年就有350万吨废塑料未被回收，这些含有双酚A、邻苯二甲酸盐等有毒物质的废弃物通过陆地填埋和海洋排放造成严重的生态威胁。传统处理方法存在能耗高、产物价值低等缺陷，而微波辅助催化裂解技术因其高效、低温的优势成为研究热点。

来自印度理工学院的研究团队在《Journal of the Indian Chemical Society》发表论文，创新性地采用废流化催化裂化（FCC）催化剂和TiO₂作为双催化体系，结合石墨微波吸收剂，系统研究了400-550°C温度范围内LDPE的裂解行为。研究通过SEM、XRD、FTIR等技术表征催化剂特性，对比分析了不同催化剂/聚合物比例下的产物分布规律。

材料与方法
实验采用Reliance Industries提供的LDPE颗粒，结合石墨粉（CAS 7782-42-5）和TiO₂（CAS 13463-67-7），使用Thermo Fisher Scientific Apereo 2S高真空场发射SEM观察催化剂形貌，Panalytical X’Pert Pro XRD仪（Cu Kα源，5-140°扫描范围）分析晶体结构。

扫描电子显微镜（SEM）
SEM显示废FCC催化剂粒径为0.5-1μm，TiO₂为0.3-0.5μm，这种微观形貌差异直接影响其催化活性。

结论
研究发现废FCC在450°C时最优，产生67%丙烯和C₈-C₃₀液体烃（含芳烃）；而TiO₂在500°C时产生33%丙烯和25%丁烯，液体产物以链烷烃为主。相比非催化裂解70 wt%的气体收率，催化体系将气体产率提升至88-91 wt%。

该研究首次阐明废FCC催化剂强酸性位点促进芳烃生成，而TiO₂的弱酸性更利于烯烃形成的机制。不仅为废塑料高值化利用提供新方案，更开创性地实现工业废催化剂循环利用，对推动"双碳"目标下的绿色化工发展具有重要实践意义。