ACS Catal：Ti, Zr, Hf金属有机配合物快速降解聚烯烃塑料

纳米技术

2023-12-26

西北大学Tobin J. Marks、Yosi Kratish、爱荷华艾姆斯国家实验室Takeshi Kobayashi等报道在Brønsted强酸性的硫酸化氧化铝基底上修饰IV族金属（M=Ti, Zr, Hf）负氢物种，从而构筑配位情况松散的AlS/MNp₂，通过ICP，EXAFS/XANES，DRIFT，ssNMR等表征技术对AlS/MNp₂物种进行系统的表征，并且通过DFT理论计算方法研究这些位点的能量。

本文要点

（1）

通过搅拌反应，这些物种能够与H₂反应生成AlS/M(alkyl)H物种，这些物种在广泛的市售聚乙烯、α-烯烃-乙烯共聚物、全同立构聚丙烯、使用后的废弃聚烯烃进行氢解，生成中等或者更小的线性和枝状烃类分子，其中M=Zr时，在200 ℃和17 atm H₂的TOF高达36300 h^-1。在特定的聚烯烃以及反应条件，不同催化剂的TOF变化规律为M=Zr>Hf>Ti，不同催化剂的稳定性变化规律为M=Hf≈Zr>Ti。通过DFT理论计算能够说明这种催化剂性能的变化规律。

（2）

催化反应结果显示，AlS/Hf(R)H催化氢解反应更容易生成蜡状和液体产品，AlS/Zr(R)H催化氢解反应的产物能够在液相和气相之间调控。DFT理论计算结果说明β-烷基消除反应是决速步骤（切断C-C化学键）。

参考文献

Wilson C. Edenfield, Alexander H. Mason, Qingheng Lai, Amol Agarwal, Takeshi Kobayashi*, Yosi Kratish*, and Tobin J. Marks*, Rapid Polyolefin Plastic Hydrogenolysis Mediated by Single-Site Heterogeneous Electrophilic/Cationic Organo-group IV Catalysts, ACS Catal. 2024, 14, 554–565

DOI: 10.1021/acscatal.3c05161

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.3c05161