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FIE 针对Nature Chemistry文章的评述：利用废塑料生产具有经济吸引力的商业级汽油 |
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论文标题：Economically attractive production of commercial-grade gasoline from waste plastics
期刊：Frontiers in Energy
作者：Muhammad Salman Nasir, Hu Pan, Baowen Zhou
发表时间：15 Oct 2024
DOI：10.1007/s11708-024-0954-4
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正文导读
上海交通大学周宝文副教授针对中国科学院化学研究所韩布兴院士、林龙飞研究员；北京师范大学韩雪教授，北京大学杨四海教授等人近期发表的高选择性地将聚乙烯（PE）转化为商业级汽油的文章“Upcycling of polyethylene to gasoline through a self-supplied hydrogen strategy in a layered self-pillared zeolite”在Frontiers in Energy（中国工程院院刊能源分刊）作出评述。
塑料在日常生活中随处可见，给人们提供了诸多便利，但大多数塑料都是一次性的、难以生物降解的，且来源于不可再生的石化资源。与日俱增的塑料废弃物对全球环境和生态造成巨大威胁，引起了全球的高度关注。因此，废弃塑料的资源化利用对废塑料污染防治和循环经济支撑“双碳”目标具有重要意义。废聚烯烃占所有塑料废物的一半以上，由于其惰性的C(sp3)-C(sp3)难以活化和断裂，聚乙烯的转化利用存在极大挑战。然而，目前的方法往往依赖于使用贵金属催化剂、高的反应温度（400 ℃以上）及外加氢源（高压氢气或富氢的共反应物），限制了其工业应用的可行性。迫切需要温和条件下低成本、高效地转化聚乙烯技术。
近期，韩布兴院士等人开发一种自供氢策略，在无贵金属催化剂和外部氢源的条件下，将聚乙烯（PE）转化为商业级的汽油。该策略利用独特的层状自支撑分子筛（LSP-Z100）为催化剂，此催化剂具有独特的开放骨架三配位铝位点(OFTAl)，作为强路易斯酸位点，能够有效活化PE的惰性C–H键， 形成碳正离子，促进聚烯烃碳碳键发生β-裂解。并且LSP-Z100能够高效催化部分聚乙烯芳构化，为产生的小分子烯烃转化为烷烃提供氢源，从而实现自供氢的方式产生汽油。同时，此催化剂具有丰富的介孔结构和高的比表面积，促进聚烯烃大分子与催化剂活性位点充分接触。于是，在较低温度（240 °C）下获得81%的汽油产率和99%的选择性，所制备的汽油组分中，能提升辛烷值的支链烷烃含量是商用汽油的近两倍。该策略具有催化剂成本低、催化效率高、反应条件温和等优势，具有良好的应用前景。该工作近期以“Upcycling of polyethylene to gasoline through a self-supplied hydrogen strategy in a layered self-pillared zeolite”为名发表在国际顶级期刊Nature Chemistry上。
上海交通大学周宝文副教授应Frontiers in Energy邀请，对该工作撰写了评论文章。文章指出：废塑料的资源化利用对解决塑料污染和促进社会可持续发展具有重要意义。聚烯烃（最常见的废塑料成分之一）的资源化利用关键在于有效地活化和断裂其惰性的C(sp3)–C(sp3)键，并实现对所需产品的高度选择性。然而，目前的方法往往依赖于使用贵金属催化剂、高的反应温度及外加氢源，限制了其工业应用的可行性。评论文章重点阐述了将PE转化为汽油的自供氢策略，突出了分子筛催化剂独特的结构和性质对PE转化为汽油的促进作用，并概述了分子筛催化PE转化为汽油的反应机理。同时，评价了此技术对PE转化为汽油的商业化潜力。最后提出了展望：为使分子筛催化PE转化为汽油在经济和环保上更有竞争力，利用绿色太阳能驱动的光催化取代传统的热催化具有广阔的前景，开发高效稳定的光催化剂是实现太阳能驱动废弃塑料制备燃料策略的关键。
# Comments原文信息 #
Economically Attractive Production of Commercial-Grade Gasoline from Waste Plastics
Muhammad Salman Nasir1, Hu Pan1,2*, Baowen Zhou1*
Author information:
1.Key Laboratory for Power Machinery and Engineering of the Ministry of Education, Research Center for Renewable Synthetic Fuel, School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, 800 Dongchuan Road, Shanghai 200240, China
2.College of Biological, Chemical Science and Engineering, Jiaxing University, 899 Guangqiong Road, Jiaxing, Zhejiang 314001, Zhejiang, China
Cite this article:
Muhammad Salman Nasir, Hu Pan, Baowen Zhou. Economically Attractive Production of Commercial-Grade Gasoline from Waste Plastics, Front. Energy, https://doi.org/10.1007/s11708-024-0954-4
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在Nature Chemistry发表“Upcycling of polyethylene to gasoline through a self-supplied hydrogen strategy in a layered self-pillared zeolite”之前，该研究团队在Frontiers in Energy 发表相关主题研究论文信息如下：
Chunyu LI, Haihong WU, Ziyu CEN, Wanying HAN, Xinrui ZHENG, Jianxin ZHAI, Jiao XU, Longfei LIN, Mingyuan HE, Buxing HAN. Conversion of polyethylene to gasoline: Influence of porosity and acidity of zeolites. Front. Energy, 2023, 17(6): 763–774 https://doi.org/10.1007/s11708-023-0897-1
# 通讯作者简介 #
潘虎，嘉兴大学讲师，上海交通大学博士后，长期从事热/光催化生物质/塑料资源制备精细化学品、生物燃料、氢气等方面的研究。在国际知名期刊发表SCI论文30余篇，授权中国发明专利2项。
周宝文，上海交通大学副教授、博士生导师，国家重点研发计划首席青年科学家、国家高层次青年人才。致力于面向碳中和未来的能源器件-系统-解决方案（Carbon-neutral Energy Device System and Solution — CEDSS），开展可再生能源驱动水、二氧化碳、生物质和废弃物等制备绿氢、电子燃料（e-fuel）、太阳能燃料和生物质燃料，化学储能和绿色动力，以及环境污染物控制的研究。主持国家重点研发计划青年科学家项目、国家自然科学优秀青年基金（海外）、上海市基础研究特区计划等科研项目9项。近年在Nature, Nat. Catal., PNAS(2), Nat. Commun.(3), Sci. Bull., Angew. Chem. Int. Edit.(3), Energy Environ. Sci., Adv. Sci., Chem. Sci.(3), FIE(4).等期刊发表论文60余篇。申请美国/PCT/中国专利11项，授权5项。担任中国化学会二氧化碳化学专业委员会委员、中国石油学会碳中和专家委员会智库专家、中国能源学会专家委员会委员、Science Bulletin/《科学通报》特邀编委、The Innovation 青年编委、Frontiers in Energy 青年编委。成果入选“2020年世界十大科技进展”。
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