[發明專利]一種用于催化降解聚對苯二甲酸乙二醇酯負載型金屬氧化物催化劑及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201811267874.8
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109289900A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 呂興梅;姚浩余;徐俊麗;楊紹旗;辛加余;張鎖江
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J29/03
• 分類號: B01J29/03;B01J29/40;B01J29/46;C08J11/10;C08L67/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種用于催化降解聚對苯二甲酸乙二醇酯負載型金屬氧化物催化劑及其制備方法和用途，所述催化劑包括載體和負載在載體上的活性組分，其中載體為Al₂O₃、SiO₂、MCM?41、SBA?15、TiO₂、ZSM?5中任意一種，活性組分為Zn、Ni、Mg、Cu、Ca、Co中任意一種金屬氧化物。所述制備方法為：采用等體積浸漬法將活性組分負載在載體上，經過干燥和焙燒過程制得負載型金屬氧化物催化劑，所得到的催化劑中活性組分分散均勻、性能穩定，適用于乙二醇催化降解聚對苯二甲酸乙二醇酯中。

技術領域

本發明屬于廢棄資源回收利用技術領域，涉及一種用于催化降解聚對苯二甲酸乙二醇酯負載型金屬氧化物催化劑及其制備方法和用途，尤其涉及一種活性組分分散均勻、性能穩定、機械強度好的適應于聚對苯二甲酸乙二醇酯乙二醇醇解的催化劑及其制備方法和用途。

背景技術

聚對苯二甲酸乙二醇酯(英文:Polyethylene terephthalate，簡稱PET)是一種重要的塑料材料，因為其具有強度高、耐熱性好、化學穩定性高等優點，廣泛應用于飲料瓶、食品包裝、衣服纖維、輸變電設備的包裝等領域。隨著我國經濟的發展也帶動了聚對苯二甲酸乙二醇酯需求量的急劇增加。由于我國人口基數較大，聚對苯二甲酸乙二醇酯消耗量也在世界上占有很大比例。聚對苯二甲酸乙二醇酯的大量使用伴隨著大量廢棄聚對苯二甲酸乙二醇酯的產生和排放。廢棄聚對苯二甲酸乙二醇酯的來源主要有兩部分：一是工業生產加工過程中產生的邊角料及部分次品，即工業廢料；另一部分是消費和使用后的民用消費品及工程塑料，如飲料瓶、食品包裝等。廢棄聚對苯二甲酸乙二醇酯由于其較高的化學穩定性，在自然環境中難以降解，帶來了大量環境污染問題。

目前，廢棄聚對苯二甲酸乙二醇酯回收利用主要分為物理回收和化學回收兩種。物理回收法，主要是將廢棄聚對苯二甲酸乙二醇酯通過洗滌、破碎、熔融、造粒等過程，進行降級使用，如，將食品包裝級聚對苯二甲酸乙二醇酯用作工業包裝等領域。化學回收法，主要是將聚對苯二甲酸乙二醇酯通過洗滌、破碎、化學降解等過程，得到聚對苯二甲酸乙二醇酯生產原料對苯二甲酸及其酯的過程。近年來，石油資源的大量消耗，給環境帶來沉重的壓力，面對不可再生資源日益枯竭和聚對苯二甲酸乙二醇酯廢棄物再生處理兩大挑戰，開發聚對苯二甲酸乙二醇酯降解利用技術，建立健全循環型經濟體系成為最佳選擇。

廢棄聚對苯二甲酸乙二醇酯降解催化劑中，均相催化劑例如，醋酸鋅、氯化鋅、離子液體等近年來被廣泛研究，李永貴等采用醋酸鋅為催化劑，對廢棄聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維進行解聚，研究了乙二醇醇解工藝，研究發現影響聚對苯二甲酸乙二醇酯醇解的主要因素有溫度、時間及催化劑的量，在反應溫度為196 ℃，催化劑量為化2％，反應時間為2h的條件下，聚對苯二甲酸乙二醇酯醇解率可達96.65％。非均相催化劑，由于其容易與溶劑進行分離，降低催化劑成本，也被認為是一種極具潛力的催化劑。研究者直接將沸石作為催化劑降解聚對苯二甲酸乙二醇酯醇解，但得到的單體收率較低，催化效果并不理想。相比于均相催化劑，非均相具有較高的機械強度，能夠在高溫下繼續起到催化作用。

總之，現有技術中的催化劑，有的分離成本比較昂貴，有的制備方法復雜，有的催化活性較差，鑒于經濟性和工業應用角度考慮，開發低成本，制備工藝簡單，活性高的催化劑已成為必然。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種用于催化降解聚對苯二甲酸乙二醇酯負載型金屬氧化物催化劑及其制備方法和用途。本發明通過在載體上負載活性金屬氧化物，所述催化劑用在聚對苯二甲酸乙二醇酯降解時具有較高的活性；并且，催化劑中活性組分分散均勻、性能穩定、機械強度高。

為達到此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的目的之一在于提供一種用于催化降解聚對苯二甲酸乙二醇酯負載型金屬氧化物催化劑。所述催化劑包括載體和負載在載體上的活性組分，其中活性組分為Zn、Ni、Mg、Cu、Ca、Co中任意一種金屬氧化物。