[发明专利]一种富氢溶剂中PET塑料原位加氢制备对二甲苯的方法

说明书

本发明提出了一种富氢溶剂中PET塑料原位加氢制备对二甲苯的方法。该方法，包括以下步骤：(1)将糖类、三聚氰胺、金属盐置于去离子水中，搅拌均匀后，得到催化剂前驱体溶液，将催化剂前驱体溶液转移至反应容器进行水热反应，水热反应得到的固体经水洗、干燥和研磨后进行微波处理，在氩气气氛中煅烧，冷却至室温，得到碳包覆双金属催化剂；(2)在反应容器中先加入富氢溶剂，随后加入PET塑料与碳包覆双金属催化剂，氮气气氛下，进行搅拌反应，自然冷却后收集液相产物并进行检测。本发明为PET的回收升级提供了一种更加清洁、经济、安全、高效的处置方式，具有良好的经济、社会与环境效益。

技术领域：

本发明涉及废弃物处理领域，具体涉及一种富氢溶剂中PET塑料原位加氢制备对二甲苯的方法。

背景技术：

本世纪以来，人类社会对于塑料制品的需求日益增长，据统计，2021年全球塑料制品产量为3.9亿吨，其中90％以上来源于石油化工行业的衍生产品。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是最常见、应用最广泛的塑料之一，自然降解周期可长达数百年，因此需要开发高效、清洁的回收方式降低经济损失与环境污染。目前，废旧PET的主流回收方式有三种：能量回收、机械回收与化学回收。能量回收是通过燃烧等形式回收PET的热能，该方法往往伴随着巨量温室气体与有毒气体的排放，因此不被提倡。机械回收是通过物理手段(熔融、挤压成型等)在不改变废旧PET化学组成的前提下将其回收并用于其他领域，但该方法会导致PET力学性能的降低，回收后的再生PET应用受限，无法实现资源的高效循环。化学回收是通过化学手段(热化学、催化等)将废旧PET转化为高纯度的单体或精细化学品，这些产品可以用作PET或其他化工产品的合成原料，循环利用率高、污染小，具有极高的经济与环境效益。因此，开发一种廉价、稳定、高效的催化剂用于废旧PET的催化转化是当前PET回收领域的重点与难点。

碳材料因其来源广泛、成本低廉等优点，被广泛应用于各类催化剂的制备。碳包覆方式使得催化剂具备三维空间结构，可以提高原料在催化剂中的扩散，增加活性位点与反应的接触并降低催化剂的失活。传统催化还原反应通常需要高压氢气的加入，这为PET的回收引入了额外的成本与潜在的安全风险。

发明内容：

本发明解决了现有技术存在的问题，提供一种富氢溶剂中PET塑料原位加氢制备对二甲苯的方法，本发明采用水热法制备具有不同金属活性位点的碳包覆催化剂，并在各种富氢溶剂中对废旧PET原料进行加氢还原，将PET直接转化为对二甲苯这一具有广泛应用场景的化工基础原料，实现了无外源氢气参与下PET解聚与原位加氢的耦合，为PET类废塑料的综合回收升级利用提供了一种更加清洁、更加安全且经济效益更好的方案。

本发明的目的是提供一种富氢溶剂中PET塑料原位加氢制备对二甲苯的方法，包括以下步骤：

(1)将糖类、三聚氰胺、金属盐置于去离子水中，搅拌均匀后，得到催化剂前驱体溶液，催化剂前驱体溶液中，以糖类质量为基准，金属盐中金属的摩尔浓度为2-8mmol/g，糖类和三聚氰胺的质量比为1-5:1，所述的金属盐中的金属由铜和过渡金属组成，所述的过渡金属选自铈(Ce)、锌(Zn)、镍(Ni)和钴(Co)中的一种，将催化剂前驱体溶液转移至反应容器中，进行水热反应，水热反应结束后降至室温，将水热反应得到的固体经水洗、干燥和研磨后滴加少量去离子水并进行微波处理，随后将前驱体再次研磨，并在氩气气氛中煅烧，冷却至室温，得到碳包覆双金属催化剂aM@CxN-P/T，a代表加入的金属盐摩尔量，M代表金属类型，x代表糖类种类，P代表微波功率，T代表煅烧温度；

(2)在反应容器中先加入富氢溶剂，随后加入PET塑料与步骤(1)中制得的碳包覆双金属催化剂，对反应容器进行排空，在氮气气氛下，升至预设温度进行搅拌反应，自然冷却后收集液相产物并进行检测，得到目标产物对二甲苯。反应容器排空的步骤为：通入1MPa氮气后缓慢排出，重复三次后通入1MPa氮气并关闭排气阀。