塑料垃圾在温和条件下加氢裂化制燃料
一次性塑料对环境造成巨大威胁，但回收一次性塑料，尤其是聚烯烃，已被证明具有挑战性。新研究报道了一种直接方法，可以选择性地将聚烯烃转化为包括柴油、喷射和汽油在内的支链液体燃料，在低至225℃的温度下，在氢气中Pt/WO3/ZrO2和HY沸石的收率高达85%。
该过程通过串联催化进行，首先在Pt上激活聚合物，随后在WO3/ZrO2和HY沸石的酸性位点上裂解，在WO3/ZrO2位点上异构化，以及在Pt上加氢烯烃中间体。
该过程可用于转换不同的常见塑料垃圾，包括低密度和高密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、日常聚乙烯瓶和袋，以及复合塑料所需的燃料和轻型润滑剂。
材料和方法
制备Pt /我们3/ ZrO2
通过浸渍氧化锆(IV) [Zr(OH) 4,97%;与偏钨酸铵水合物[(NH4)6H2W12O40?xH2O, 99.99%;Sigma-Aldrich]溶液，110℃空气干燥，800℃静态空气煅烧3小时(2℃/min ramp)。ZrO2载体上负载15% wt % WO3。用氯铂酸(H2PtCl6, 8 wt % in H2O;Sigma-Aldrich)溶液，110℃烘干，500℃静空气煅烧3小时(2℃/min ramp)。催化剂上载0.5% wt % Pt。
沸石样品
分子筛HY(30)、HY(60)、HY(80)、HZSM-5(23)、HBEA(25)、hor(20)均购自Zeolyst International。Al- mcm -41 (Si/Al = 39.5)来自Sigma-Aldrich。所有样品均在550℃下煅烧4小时(2℃/min ramp)。对于所有的沸石样品，SiO2/Al2O3比值在括号中表示。
脱硅
将HY(30)沸石在60℃的NaOH溶液中浸泡30分钟。根据初始溶液中NaOH的浓度来表示样品:M1为0.1 M, M2为0.2 M, M3为0.3 M, M4为0.4 M。
处理后，将样品过滤，用去离子水广泛洗涤，并在110°C烘干一夜。将获得的样品与NH4NO3水交换成h型，然后在110℃下烘干过夜，在550℃下连续在空气中煅烧4小时。经x射线荧光分析，样品中未发现钠杂质。
原料
LDPE[重均分子量(Mw)， 250,000]， HDPE，等规PP (Mw, 250,000)，和PS (Mw, 35,000)购自Sigma-Aldrich公司。120 ml LDPE和240 ml HDPE瓶购自SP Scienceware, HDPE t恤衫透明袋购自ULINE。
催化剂表征
用Brucker D8衍射仪测定了粉末煅烧样品在0.05°，每点3 s的θ-θ几何形状下的x射线衍射图谱。在Micromeritics ASAP 2020仪器上，采用?196°C N2吸附法研究孔隙率和比表面积。吸附前，样品在真空中300°C预处理过夜(升温速率2°/min)。在Rigaku Supermini 200 WDXRF上测定化学成分。在Thermo Fisher Scientific K-Alpha仪器上记录了具有Al Kα辐射的x射线光电子能谱。透射电子显微镜(TEM)图像采集的畸变校正扫描/透射电子显微镜，JEOL NEOARM TEM/STEM。
在Micromeritics AutoChem II仪器上，利用脉冲技术研究了CO在Pt/WO3/ZrO2上的化学吸附。在装有液氮冷却碲化汞(MCT)探测器和装有KBr窗口的螳螂原位流动池的Nicolet 8700光谱仪上记录了吸附CO的漫反射红外傅里叶变换光谱。吸附前，样品在250℃20% H2/He流中加热2小时，然后用纯净的He净化0.5小时，冷却至室温。公司(99.99%;普莱克斯)使用一个六端口的阀门和一个校准回路给样品下药。
在装有KBr窗的自制pyrex流动槽中记录了吡啶热解吸后的FTIR透射谱。在测量之前，样品在250°C的流动炉中以50% H2/He流动放置2小时，并在密封的小瓶中放置3个月。然后,且晶片的样本按(1.27平方厘米和40条/ cm2压力),放置在一个反应堆试样夹,和加热纯流或流20% H2 /他到250°C(增加率2°C /分钟)2小时住在温度和小时额外的冲洗和纯粹的他。然后，将温度降至150°C，通过He流对样品进行吡啶蒸汽处理，虽然起泡器充满了液体吡啶(99.8%;Sigma-Aldrich)。饱和后，用纯净的He冲洗30 min，然后以10°C/min的速率将样品升温至350°C, He恒流，每1 min记录一次光谱。利用Omnic 8.2软件进行积分和峰反卷积。
在25°~ 700°C, 10°C/min的升温速率下，利用Discovery TGA (TA仪器)在气流(50 ml/min)中对新鲜和废催化剂进行热重分析。用Discovery DSC (TA仪器)对初始LDPE和固体残渣进行了差示扫描量热(DSC)，在30 ‘ ~ 200°C范围内，氮气(50 ml/min)，加热速率为10°/min。
催化剂预处理及反应试验
在反应前，将Pt/WO3/ZrO2还原为等摩尔流的H2和He气体，在250°C条件下还原2小时(10°C/min斜坡)。还原Pt/WO3/ZrO2和HY沸石，在规定的质量比下，用0.7 ml的搅拌棒与2.0 g塑料在50ml的不锈钢Parr反应器中机械混合。在所有测试中，LDPE与催化剂共混物的质量比保持在10。混合后，将Parr反应器密封，并在15 bar下用H2吹气6次，充料至30 bar进行反应，然后加热至反应温度。反应在规定的时间间隔内保持，然后通过将帕尔容器放入冰水浴中并在盖子上方流动的室内空气迅速熄灭。当反应器温度降至10℃以下时收集产品。
产品分析
将Parr反应器顶空的气体样品装进Tedlar气体采样袋，用气相色谱-火焰离子化检测器(GC- fid)(安捷伦HP-Plot气相色谱柱)进行分析。残余油混合物与大约20毫升CH2Cl2[美国化学学会(ACS)级，Thermo Fisher Scientific]相结合，其中含有20毫克的octacosane (n-C28, TCI化学品，≥98.0%)作为内标准。通过过滤(GE Whatman, 100 μm)将混合物从催化剂和未反应固体中分离出来，采用气相色谱- fid (Agilent HP-1柱)和GC-MS (Agilent DB-1柱)进行分析。用分析标准品(Supelco 04071)的进样法测定了校正系数。从LDPE得到的液体产物的典型气相色谱痕量如图S2所示。
含碳产物基的产率按yi = nininitial计算，其中ni为含碳产物基中的碳原子数，ninitial为初始聚合物中的碳原子数。用重量法测定了固体残渣的得率。
用∑yji =Yi计算了含碳的产物基团的选择性，其中?Yj对应于液相和气相(不含固体残渣)所有反应产物的总收率。
分支度确定为所有Ci馏分(isocii + nCi)[分支度]i中异构化Ci (isocii)烃的一部分，%= yisociyisocii +YnCi ×100 %
所有试验的碳平衡均高于85%。所有报告的值均已取整，相对误差为10%。
催化剂再生
恢复活性,催化剂混合过滤了100毫升的以结构(ACS年级,热费希尔科学),干空气在一夜之间在110°C,焙烧3小时在500°C(2°C / min坡道)在静态空气,然后减少100毫升/分钟克分子数相等的H2和气体在250°C 2小时(10°C / min坡道)。
