[发明专利]废塑料裂解用的催化剂及其制备方法与废塑料裂解方法

说明书

本发明公开了一种废塑料裂解用的催化剂，所述催化剂为经高温煅烧得到的稀土MOFs包覆改性ZSM分子筛，所述稀土MOFs占所述催化剂的质量百分比为0.1～40％；所述催化剂的比表面积为550～650m²/g。本发明废塑料裂解用的催化剂，兼具了稀土材料和ZSM分子筛的催化作用，有效增加和丰富了催化剂的活性位点，提高了催化剂对废塑料的催化效率，降低了焦炭对催化剂堵塞的风险，满足废塑料催化裂解的长期使用要求。本发明还公开了一种废塑料裂解用的催化剂的制备方法和废塑料裂解方法。

技术领域

本发明涉及废塑料的技术领域，尤其涉及一种废塑料裂解用的催化剂及其制备方法与废塑料裂解方法。

背景技术

塑料被广泛应用在各行各业，诸如家电、汽车、纺织、建筑、农业等行业；随着社会的不断发展，各种塑料制品消费量也不断增大，导致废塑料的不断增多，加剧了对生态环境的破坏。由于废塑料回收的物性，导致了其难以用机器进行自动分类，长期以来回收效率低下，由此也造成了巨大的资源浪费，而大量塑料制品的使用产生的垃圾如果通过掩埋、焚烧等方法处理则会造成严重的环境污染问题。因此，对废塑料的处理一直以来是行业内研究的重点。

发明内容

鉴于以上现有技术的不足之处，本发明的其中一个方面是提供了一种废塑料裂解用的催化剂，以解决现有废塑料裂解用的催化剂，其孔隙结构单一，易于堵塞，催化效率低等问题，使其满足废塑料催化裂解的长期使用要求，提高废塑料的催化裂解效率。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种废塑料裂解用的催化剂，所述催化剂为经高温煅烧得到的稀土MOFs包覆改性ZSM分子筛，所述稀土MOFs占所述催化剂的质量百分比为0.1～40％；所述催化剂的比表面积为150～250m²/g。本发明通过高温煅烧后的稀土MOFs包覆改性ZSM分子筛，一方面使稀土MOFs与ZSM分子筛有机结合成一体，进一步丰富了ZSM分子筛的活性位点，提高了催化剂的比表面积，进一步提高了催化剂对废塑料的催化活性；另外一方面，通过稀土MOFs包覆改性ZSM分子筛的结构设计，有利提高了大分子废塑料催化裂解的处理效率，降低了焦炭收率及催化剂堵塞的风险。

优选地，所述稀土MOFs为镧系盐类物质与MOF有机配体通过水热反应进行分子自组装后的金属有机框架材料。本发明镧系盐类物质主要为硝酸铈和硝酸镧，通过铈离子和镧离子与MOF有机配体中的活性官能团进行分子自组装结合成网络结构，得到金属有机框架材料，进而使得稀土材料均匀分布在ZSM分子筛的表面，提高了催化剂的整体催化性能。

优选地，所述改性ZSM分子筛为碱土金属改性的ZSM分子筛。所述ZSM分子筛为ZSM5、ZSM22、ZSM35中的至少一种。本发明的碱土金属主要为钙、镁和钡的金属氧化物中的一种或一种以上物质；优选的是，所述碱土金属为氧化镁。

优选地，所述高温煅烧在惰性气体气氛下进行，其煅烧温度为500～600℃。

本发明的另一个方面是提供了一种废塑料裂解用的催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1：将一定量的ZSM分子筛加入到0.1～0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，再加入氧化镁，升温至70℃，反应0.5～1.5h后，冷却至室温，然后依次过滤、洗涤和干燥，得到改性ZSM分子筛；本发明采用碱土金属氧化镁对ZSM分子筛进行改性，一方面，有利于丰富ZSM分子筛内部的孔隙结构；另一方面，利用碱土金属所具有的碱性，降低ZSM分子筛的酸性，从而抑制生成的烯烃产生氢转移反应，提高废塑料的催化裂解效率。