High-Efficiency Hydrocracking of Polyolefin Plastics by Controlling Intimacy between Pt Clusters and Zeolite Acid Sites

化学 聚烯烃 沸石 异构化 双功能 开裂 合理设计 双功能催化剂 低密度聚乙烯 有机化学 聚乙烯 化学工程 纳米技术 催化作用 材料科学 工程类 图层(电子)
作者
Shuheng Tian,Risheng Bai,Zirui Gao,Zhiwei Chen,Maolin Wang,Haoyi Tang,Siyu Lin,Bingjun Xu,Xi Liu,Jihong Yu,Ding Ma
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:147 (33): 30268-30276 被引量:20
标识
DOI:10.1021/jacs.5c09153
摘要

Hydrocracking of polyolefins using metal-zeolite catalysts offers a promising route for upcycling plastic waste into valuable fuels. However, achieving high-efficiency hydrocracking remains a significant challenge due to the complex depolymerization mechanisms, which hinder the optimization of catalyst structures. Here, we present a novel catalyst design strategy that achieves precise spatial control of Pt and acid sites by strategically positioning Pt clusters on the external surfaces and within the channels of H-Beta (Hβ) zeolite. This synergistic dual-site architecture enables a stepwise reaction pathway: surface Pt-acid sites initiate isomerization and primary cracking to form branched intermediates, which then migrate into the channels, where internal Pt-acid sites drive secondary cracking. This design maximizes the reaction efficiency, achieving unprecedented hydrocracking rates of 30,000 gLDPE·gPt-1·h-1 for low-density polyethylene (LDPE) and 92,000 gPP·gPt-1·h-1 for polypropylene (PP) at 250 °C, surpassing state-of-the-art Pt-based catalysts by 5-fold. Remarkably, a 98% yield of short-chain alkanes is achieved even at a mild temperature of 180 °C, with C5-C12 selectivity about 80%, highlighting the advantage of the catalyst's low-temperature activity and industrial potential. By correlating reaction outcomes with the structural evolution of LDPE/PP, we propose a new isomerization-cracking mechanism that elucidates the critical roles of the surface and internal active sites. This work not only provides a rational design strategy for bifunctional metal-zeolite catalysts but also offers fundamental insights into polyolefin hydrocracking mechanisms, paving the way for scalable and sustainable plastic waste valorization.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
钢铁霞完成签到,获得积分10
1秒前
亦尘完成签到,获得积分10
2秒前
FZz完成签到 ,获得积分10
2秒前
戴维少尉完成签到,获得积分10
2秒前
优雅的皮卡丘完成签到,获得积分10
2秒前
zhengke924完成签到,获得积分10
2秒前
4秒前
费付凯完成签到,获得积分10
4秒前
cc2941发布了新的文献求助10
4秒前
ww完成签到,获得积分10
5秒前
神勇初瑶完成签到,获得积分10
5秒前
yangyuepeng完成签到,获得积分10
5秒前
Marzisama完成签到,获得积分10
6秒前
哈哈哈哈发布了新的文献求助10
7秒前
忧郁平蝶完成签到,获得积分10
7秒前
曾经的问夏完成签到,获得积分10
7秒前
火星上的天亦完成签到,获得积分10
7秒前
无名之夫完成签到 ,获得积分10
8秒前
兰亭序完成签到 ,获得积分10
8秒前
海带完成签到,获得积分10
8秒前
木木木完成签到,获得积分10
9秒前
轧贝葡胺完成签到,获得积分10
9秒前
机智笑南完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
杜11完成签到,获得积分10
11秒前
优秀的映萱完成签到,获得积分10
11秒前
13秒前
uni完成签到,获得积分20
13秒前
14秒前
FLZLC完成签到,获得积分10
14秒前
chen完成签到 ,获得积分10
14秒前
思源应助淡定玲采纳,获得10
15秒前
15秒前
15秒前
CodeCraft应助公孙朝雨采纳,获得10
15秒前
快乐小狗完成签到,获得积分10
16秒前
JasVe完成签到 ,获得积分0
16秒前
超级加贝完成签到 ,获得积分10
16秒前
文静紫霜完成签到,获得积分10
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Inorganic Chemistry Eighth Edition 1200
Free parameter models in liquid scintillation counting 1000
Standards for Molecular Testing for Red Cell, Platelet, and Neutrophil Antigens, 7th edition 1000
The Organic Chemistry of Biological Pathways Second Edition 800
The Psychological Quest for Meaning 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6314669
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8130988
关于积分的说明 17039156
捐赠科研通 5370254
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2851182
邀请新用户注册赠送积分活动 1829048
关于科研通互助平台的介绍 1681185