一种绿色降解低密度聚乙烯的催化剂及其制备方法与流程

本发明涉及催化剂，具体公开一种绿色降解低密度聚乙烯的催化剂及制备方法。

背景技术：

1、在过去的一个多世纪里，塑料由于其优良的性能和良好的化学稳定性被广泛应用于包装业、制造业和农业等领域。全球塑料生产量和使用量逐年增长，但废弃塑料的处理仍十分局限。每年全球产生的废弃塑料可达3亿吨，其中仅有9％废弃塑料被回收利用，12％废弃塑料被焚烧处置，还有79％的废弃塑料被填埋或遗弃于自然界中，给全球生态系统和人类健康造成了不可逆的伤害。

2、尽管要求回收和更高水平的资源保护的政策正在出台，但填埋仍然是处理塑料废物的首选。然而，这一选择带来了各种限制因素，涉及到塑料相对于其重量所占的体积以及这一做法所代表的自然资源的损失。另一个选择是材料回收，在这种情况下，塑料被重新造粒和重新使用，但它受到收集纯净和高质量塑料的必要性，以及产品市场的限制。因此，塑料废料的原料回收已成为将塑料残余物转化为有用材料的可靠选择。最简单的塑料原料回收方法是热裂解，该方法对相应的原始单体进行低产，产生复杂的混合产品，作为原始化学品价值低，主要作为燃料使用。然而，通过在固体酸催化剂上进行塑料裂解，将废旧塑料转化为燃料油或化工原料，既能缓解资源紧缺，又不会对环境造成二次污染，有可能获得具有更高商业价值和更多应用的产品，是废塑料减量资源化利用的最佳选择。

3、本发明的目的在于提供一种绿色降解低密度聚乙烯的催化剂及其制备方法，相比于其他降解低密度聚乙烯的方法，绿色有效且能降低裂解反应温度，降低裂解能效，通过改变催化剂酸性中心的强度和孔径大小可以改变产物的组成。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了打破传统塑料废料回收方式的限制，利用固体酸催化剂进行催化裂解，不仅能解决塑料废料填埋方式回收污染环境的问题，又能解决热裂解回收产物复杂，回收价值低，浪费能源等问题。本发明创新性地研发了一种绿色催化剂，可实现对低密度聚乙烯的绿色有效降解。

2、第一方面，本发明提供一种绿色降解低密度聚乙烯的催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：

3、s1：分别称取氢氧化钠和偏铝酸钠于模板剂中，搅拌至完全溶解；

4、所述模板剂的种类为四乙基氢氧化铵；

5、所述偏铝酸钠为1质量份；

6、所述氢氧化钠的添加量使得体系的ph值范围在10～12；

7、所述模板剂的添加量为50～150质量份；

8、s2：称取10-70质量份二氧化硅，并于步骤s1所得溶液搅拌混合，在130℃～150℃环境下进行水热合成反应；

9、所述二氧化硅为气相二氧化硅；

10、s3：步骤s2的水热反应结束取出样品后，进行离心、烘干、研磨成粉末，并在400～600℃温度下进行焙烧4～8h，焙烧后产物为催化剂。

11、优选地，所述步骤s1中，ph值为11。

12、优选地，所述步骤s2中水热反应时间为5～7天。

13、进一步地，所述气相二氧化硅粒径为30～50nm。

14、优选地，所述步骤s3中烘干温度为60℃；焙烧温度为500℃，焙烧时间为6小时。

15、优选地，所述步骤s1中合成体系ph值为11；步骤s2中二氧化硅的添加量为使得体系中硅铝元素摩尔数之比为50:1，反应时间为7天，反应温度为140℃；所述步骤s3中烘干温度为60℃；焙烧温度为500℃，焙烧时间为6小时。

16、第二方面，本发明提供一种绿色降解低密度聚乙烯的催化剂，采用第一方面所述方法合成。

17、第三方面，本发明提供一种第二方面所述催化剂用于降解低密度聚乙烯的应用。

18、优选地，所述降解低密度聚乙烯的应用具体包括以下步骤：将催化剂与低密度聚乙烯混合后，在惰性气体氛围下升温至不低于600℃，进行降解。

19、进一步地，催化剂与低密度聚乙烯按质量混合比例不低于1:9混合。

20、本发明预计取得的有益效果：

21、本发明申请的绿色催化剂能够有效的降解低密度聚乙烯，降低裂解温度，工艺简单，设备投资和能耗低，具有重要的经济和社会效益。

技术特征：

1.一种绿色降解低密度聚乙烯的催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的绿色降解低密度聚乙烯的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，ph值为11。

3.根据权利要求1所述的绿色降解低密度聚乙烯的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中水热反应时间为5～7天。

4.根据权利要求1所述的绿色降解低密度聚乙烯的催化剂的制备方法，其特征在于，所述气相二氧化硅粒径为30～50nm。

5.根据权利要求1所述的绿色降解低密度聚乙烯的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中烘干温度为60℃；焙烧温度为500℃，焙烧时间为6小时。

6.根据权利要求1所述的绿色降解低密度聚乙烯的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中合成体系ph值为11；步骤s2中二氧化硅的添加量为使得体系中硅铝元素摩尔数之比为50:1，反应时间为7天，反应温度为140℃；所述步骤s3中烘干温度为60℃；焙烧温度为500℃，焙烧时间为6小时。

7.一种采用权利要求1～6中任意一项所述方法合成的绿色降解低密度聚乙烯的催化剂。

8.一种权利要求7所述催化剂用于降解低密度聚乙烯的应用。

9.根据权利要求7所述的催化剂用于降解低密度聚乙烯的应用，其特征在于，所述降解低密度聚乙烯的应用具体包括以下步骤：将催化剂与低密度聚乙烯混合后，在惰性气体氛围下升温至不低于600℃，进行降解。

10.根据权利要求9所述的催化剂用于降解低密度聚乙烯的应用，其特征在于，催化剂与低密度聚乙烯按质量混合比例不低于1:9混合。

技术总结本发明涉及一种催化剂领域技术，具体公开一种绿色降解低密度聚乙烯的催化剂及其制备方法。具体步骤如下：S1：分别称取氢氧化钠和偏铝酸钠于模板剂中，搅拌至完全溶解；S2：称取二氧化硅于反应釜中，并与上述溶液搅拌混合，放入烘箱中进行水热反应；S3：水热反应结束取出样品后，进行离心、烘干、研磨成粉末，并在马弗炉内进行焙烧，焙烧后产物为所制备催化剂。所述催化剂裂解低密度聚乙烯，与不添加催化剂相比，其降解温度更低，降解速度更快，效果更好。技术研发人员：倪晓妍,郝春波,李永华,肖大君,郑树松,李金鹏,王宠,邵维彧,唐明,范铁军,张东梅,程源受保护的技术使用者：北方华锦化学工业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/21