封装型ZSM-5@SBA-15复合材料通过预裂解-富集效应强化废聚丙烯催化热解制备轻质芳烃(BTEX)

本文提出了一种创新的封装型ZSM-5@SBA-15复合材料，通过介孔-微孔协同作用实现废聚丙烯(PP)定向热解转化。该结构利用SBA-15外壳预裂解长链烷烃为轻质脂肪烃，并通过界面富集效应促进中间体扩散至ZSM-5核的酸性位点，使BTEX（苯/甲苯/乙苯/二甲苯）产率提升49.1%，同时抑制低聚反应和硬焦形成。该研究为塑料废弃物资源化提供了新策略。

　　

Highlight

本研究通过封装型ZSM-5@SBA-15复合材料实现了废聚丙烯催化热解中轻质芳烃(BTEX)的高效制备。SBA-15外壳的约束介孔结构可预裂解大分子烷烃为轻质脂肪烃中间体，并通过独特的介孔-微孔界面富集效应，显著提升反应物对ZSM-5核内部酸性位点的可及性。

催化剂特性

图1a的XRD图谱显示，除SBA-15外所有样品均保留MFI沸石骨架特征峰。小角XRD中0.9°处的显著峰证实了p6mm六方对称的有序介孔结构。这种结构设计使复合材料兼具分子筛的强酸性位点和介孔材料的扩散优势。

结论

通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和魔角旋转核磁共振(MAS-NMR)表征证实了介孔-微孔相的互连效应。吡啶红外(Py-IR)和DTBPy-IR分析表明，界面作用可钝化ZSM-5核外表面酸性位点，从而抑制低聚反应和硬焦形成。与常规ZSM-5相比，该复合材料使重质烃类减少42.2%，轻质/重质烃比例翻倍。

研究意义

这种"预裂解-富集-芳构化"的级联催化机制，为塑料废弃物定向转化为高值化学品提供了新思路，对推动循环碳经济发展具有重要意义。