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塑料的广泛使用为人类生活提供了巨大的便利,但未妥善处理的塑料废物造成了严重的环境污染和资源浪费。氢解可以将塑料废物选择性解聚高值产品,有希望成为解决塑料污染的主要手段之一。然而,聚合物的高自由度使得大分子在催化剂表面的吸附过程是熵减过程,抑制氢解的碳氢活化和吸附步骤;且吸附在催化剂表面的大分子中间体仍具有很高的自由度,使得大分子中间体容易脱附,最终造成催化活性的降低。 近日,苏州大学的陈金星副教授团队,以介孔二氧化硅(SBA-15)为催化剂载体,构建了钌纳米颗粒在介孔孔道中均匀分散的介孔催化剂p-Ru/SBA,并将催化解聚引入到空间限域环境。
介孔催化剂p-Ru/SBA在聚乙烯的氢解中具有独特的优势。强局域化导致的熵限域效应限制了大分子链的自由度,从而有利于过渡态的稳定吸附。该催化剂具有较高的LDPE固体转化率(1106 g·gRu-1·h-1)和较窄的产物分布,主要由高值柴油组成。值得注意的是,即使在230℃的较低反应温度下,p-Ru/SBA的催化活性也比Ru/SiO2的催化活性高4.9倍,比240℃的商业Ru/C的催化活性高14.0倍。 最终,该介孔催化剂p-Ru/SBA在氢解中表现出高催化活性,优异的液体选择性和良好的循环稳定性以及普适性。该工作证明了熵限域的重要性,并强调了在密闭空间中进一步理解和优化催化过程的潜力。 论文信息 Entropy Confinement Promotes Hydrogenolysis Activity for Polyethylene Upcycling Qingyun Kang, Mingyu Chu, Prof. Panpan Xu, Dr. Xuchun Wang, Shiqi Wang, Prof. Muhan Cao, Prof. Oleksandr Ivasenko, Prof. Tsun-Kong Sham, Prof. Qiao Zhang, Prof. Qiming Sun, Prof. Jinxing Chen 文章的第一作者是苏州大学的硕士研究生康庆运和博士生褚名宇。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202313174
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