[發明專利]一種稀土基塑料加氫裂解催化劑、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202310215318.0
• 申請日: 2023-03-08
• 公開（公告）號: CN116272982A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 宋術巖;汪嘯;張洪杰;趙夢
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: B01J23/656
• 分類號: B01J23/656;C10G1/06;C10G1/08;B01J35/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 付麗

本發明公開了一種廢舊塑料裂解用稀土基催化劑的制備方法，本發明制備的稀土基催化劑具有中空結構，具有較高的比表面積及豐富的微孔特性，自支撐的三維結構可以其自支撐的三維結構可以有效防止反應活性位點的團聚及失活，提高了催化劑的穩定性；均勻的孔道結構有助于實現快速傳質，加速中間體遷移及傳輸。另外Mn的存在有效避免了金屬位點上深度氫化導致大量氣體產物的生成，有效改善了金屬燒結程度，抑制了積碳產生，合理調控了負載金屬的配位環境及電子特性，有助于實現低密度聚乙烯廢塑料的低溫轉化，本發明還提供了一種廢舊塑料裂解用稀土基催化劑及應用。

技術領域

本發明屬于塑料裂解技術領域，尤其涉及一種稀土基塑料加氫裂解催化劑、其制備方法及應用。

背景技術

廢塑料將長期存在在自然環境中，不僅造成了嚴重的環境污染，而且將會干擾動植物的正常生長，甚至威脅人們的食品安全。目前，解決塑料污染的傳統策略有：發展塑料循環利用新模式；設計推廣可降解塑料；呼吁減少塑料使用，發展新型替代材料，降低對塑料制品依賴性等。然而，這些方法仍然面對著成本高，效率低，仍有二次污染等問題，難以大規模應用。普遍認為，通過有效利用廢塑料中的碳、氫、氧元素和大分子特性將其轉化為高附加值的化學品和燃料有望實現廢塑料的高效資源化利用。

聚烯烴廢塑料的加氫裂解為一步反應，可以直接從塑料中合成高質量的化學品，同時降低烯烴含量，具有廣闊的應用前景。其中，由酸性載體如SiO₂-Al₂O₃,WO₃-ZrO₂等和高加氫活性貴金屬如Pt,Ru等組成的雙功能催化劑是廢塑料加氫裂解的有效催化劑，然而報道的大多數催化劑仍需要較高的貴金屬負載量才能獲得一定的催化性能，成本高昂，難以大規模開發利用。用廉價過渡金屬Ni、Co、Mo等代替貴金屬活性中心被視為一種具有前景的方式。但目前報道的大多數催化劑仍存在合成策略復雜，反應條件嚴苛(高溫高壓)，生成大量低附加值的氣體產物，以及焦炭累積降低催化劑壽命等問題。因此，從經濟和環境的角度出發，開發步驟簡單的合成策略合成新型高活性、高選擇性以及高穩定性的多相催化劑來實現聚烯烴塑料向高價值液體燃料的低溫轉化具有重要的應用價值和科學意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種稀土基塑料加氫裂解催化劑、其制備方法及應用，本發明中的稀土基塑料加氫裂解催化劑合成方法簡單，在催化聚烯烴塑料加氫裂解中有較高的液體產物收率。通過簡單的一步模板法結合galvanic電置換反應同時向稀土基載體中引入過渡金屬Mn以及多種貴金屬活性中心，首次探究了Mn摻雜負載型稀土載體催化劑對于塑料裂解的選擇性調控。并且，該方法對于多種加氫活性金屬材料具有普適性。

本發明提供一種稀土基塑料加氫裂解催化劑的制備方法，包括以下步驟：

A)將MnO₂納米線與鈰鹽分散在去離子水中，然后加入金屬鹽前驅體，攪拌進行電置換反應，得到具有中空納米管結構的中間體；

B)將所述中間體干燥、研磨后在空氣中進行焙燒，得到焙燒后的中間體；

C)將所述焙燒后的中間體在還原性氣氛下進行還原處理，得到稀土基塑料加氫裂解催化劑。

優選的，所述MnO₂納米線的直徑為17nm；長度為2～5μm。

優選的，所述MnO₂納米線與鈰鹽的摩爾比為1：(1～10)。

優選的，所述金屬鹽前驅體為RuCl₃·3H₂O、H₂PtCl₄·6H₂O、Na₂PdCl₄、Ni(NO₃)₂和Co(NO₃)₂中的一種或幾種；

所述金屬鹽前驅體與鈰鹽的摩爾比為1：(5～20)。