Hydrogen Spillover‐Induced Brønsted Acidity Enables Controllable Hydrocracking of Polyolefin Waste to Liquid Fuels

聚烯烃 催化作用 材料科学 化学工程 氧化物 无机化学 氧化铌 微型多孔材料 结晶度 化学 有机化学 纳米技术 冶金 复合材料 图层(电子) 工程类
作者
Xinlei Han,Yuchen Zhou,S. Chen,Huanhao Chen,Jiuxuan Zhang,Zhengyan Qu,Feng Zeng,Tae H. Ji,Hong Jiang,Wei Cao,Zhenchen Tang,Rizhi Chen
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202505518
摘要

Efficient upcycling of polyolefin waste into liquid fuels remains challenging due to over‐cracking and the lack of sufficient acidity in non‐zeolitic catalysts. Here, we report a Ni/niobium oxide nanorod (Ni/NbOx) catalyst that achieves 95% selectivity to C5‐20​ alkanes at full polyethylene (PE) conversion under mild conditions (240 oC), with minimal gaseous byproducts (4%). The catalyst reaches a high liquid fuel formation rate of 1274 gliquid​·gNi−1​·h−1, rivaling noble metal systems. Its performance is governed by the morphology and crystallinity of NbOx nanorods, which provide sufficient acidity without micropore confinement, mitigating diffusion limitations and over‐cracking. Detailed operando infrared spectroscopy and computational studies reveal, for the first time, that Brønsted acid sites, generated in situ via hydrogen spillover on the (110) facet, are the key catalytic sites in niobium oxide‐based catalysts. The density of these acid sites exhibits a linear correlation with hydrocracking activity. The catalyst also demonstrates high efficiency across diverse polyolefin feedstocks and excellent reusability, offering a scalable and cost‐effective solution for plastic upcycling.

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