低温聚烯烃串联裂解-加氢解构技术：高效转化塑料废弃物为汽油组分

本文创新性地提出采用AlCl3/Pd/C双功能催化体系，在70℃温和条件下实现低密度聚乙烯（LDPE）80%转化率，90%以上选择性生成C4-C12支链烷烃。通过耦合吸热裂解（cracking）与放热加氢（hydrogenation）反应，突破聚烯烃低温解构热力学限制，相比传统烷基化（alkylation）路径显著提升碳效率。

　　

Highlight

突破性进展：我们开发的新型串联裂解-加氢系统无需外部碳源即可实现聚烯烃高效解构，在<100°C条件下获得>80%转化率，对汽油馏程异构烷烃的选择性超过90%。Pd/C和DCM用量可优化至最低水平。

材料与方法

二氯甲烷（DCM，99.5%+）、二十烷（C₂₀直链烷烃）、低密度聚乙烯（LDPE，M_w~4000Da）、无水三氯化铝（AlCl₃，99.99%）和钯碳催化剂（Pd/C，5wt%）均直接使用。在高压反应釜中，将200mg聚合物与10mL DCM、100mg AlCl₃和20mg Pd/C混合，氢气压力保持3.4MPa。

底物转化率

以二十烷为模型底物的实验显示（图2），30-70℃范围内转化率随温度显著提升。LDPE因分子量较大表现出稍低转化率，但70℃时仍达78%。值得注意的是，产物分布呈现显著支链化特征，表明存在裂解-异构化-加氢多步反应路径。

结论

相较于Zhang等报道的裂解-烷基化体系，本研究的裂解-加氢策略具有三大优势：1）免除异戊烷共反应物需求，碳效率提升50%以上；2）反应热力学更有利（ΔH_{hydrogenation}=-125kJ/mol vs ΔH_alkylation=-85kJ/mol）；3）Pd/C催化剂经五次循环未现失活现象，展现优异工业应用潜力。