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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
三氟甲磺酸盐促进聚己内酯塑料的氢解回收
  • 18
  • 作者

    沈杰 崔浩 邓晋

  • 单位

    中国科学技术大学精准智能化学重点实验室中国科学技术大学先进技术研究院合肥利夫生物科技公司中国科学技术大学化学与材料科学学院应用化学系

  • 摘要
    塑料的应用广且年产量巨大,同时还会产生大量废弃塑料,因无法对其进行有效处理而对环境造成了严重污染。因此,寻找绿色高效的回收方法对解决这一问题至关重要。氢解是一种较新颖的降解回收策略,可以将聚酯塑料还原为单体或高附加值化学品。通过ε-己内酯单体催化开环聚合得到的烷基聚酯塑料聚己内酯(PCL)。PCL具有良好的力学性能和生物相容性,是一种广泛使用的可生物降解塑料,但其回收率较低。本研究在无溶剂条件下,以廉价的钴膦络合物和金属三氟甲磺酸盐作为催化剂,实现了PCL的高效氢解,采用气相色谱、核磁共振氢谱对反应后产物进行分析。探究氢气压力和温度对反应的影响,并确定最佳条件,即在160℃、6 MPa氢压、10%(摩尔分数,下同)Co(OAc)2-triphos(1,1,1-三(二苯基膦甲基)乙烷)和10%Sc(OTf)3(三氟甲磺酸盐钪)催化剂下反应12 h,可以高效解聚PCL,以99%的转化率和99%的产率得到1,6-己二醇,当氢压降至2 MPa,Co(OAc)2-triphos和Sc(OTf)3的量均减少至1%时,仍能以99%的转化率和97%的产率得到1,6-己二醇,这是一种价值较高的精细化学品和重要中间体。PCL氢解反应机理为强路易斯酸性的金属三氟甲磺酸盐催化其重排,而中等路易斯酸性的金属三氟甲磺酸盐则无法催化重排,只能削弱聚酯上羰基的作用;Co(OAc)2-triphos体系可以催化羰基加氢,而Ni(OAc)2-triphos体系只能氢化C=C。因此,使用Co(OAc)2-triphos体系和Sc(OTf)3催化时,先促进PCL加氢反应形成半缩醛,后发生分子内1,3-氢转移,PCL解聚为6-羟基己醛,再加氢C=C得到1,6-己二醇。本研究为废弃PCL塑料的提质回收提供了一种可行的策略。
  • 关键词

    三氟甲磺酸盐PCL氢解塑料回收钴膦络合物

  • 引用格式
    沈杰,崔浩,邓晋.三氟甲磺酸盐促进聚己内酯塑料的氢解回收[J/OL].能源环境保护,1-7[2025-02-26].https://doi.org/10.20078/j.eep.20250207.
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