Upcycling von Polyethylen zu Benzin durch eine selbstversorgende Wasserstoffstrategie in einer geschichteten selbstsäulierten Zentralsäule

Zusammenfassung Die Umwandlung von Plastikabfällen in wertvolle Kohlenstoffressourcen ohne den Einsatz von Edelmetallkatalysatoren oder externem Wasserstoff bleibt eine herausfordernde Aufgabe. Hier berichten wir über eine geschichtete selbstsäulierte Zentralsäule, die die Umwandlung von Polyethylen zu Benzin mit einer bemerkenswerten Selektivität von 99 % und Ausbeuten von >80 % in 4 Stunden bei 240 °C ermöglicht. Das flüssige Produkt besteht hauptsächlich aus verzweigten Alkanen (Selektivität von 72 %), was eine hohe Forschungsoktananzahl von 88,0 ergibt, die mit kommerziellem Benzin (86,6) vergleichbar ist. In-situ-inelastische Neutronenstreuung, Neutronenstreuung im kleinen Winkel, Festkörperkernresonanzspektroskopie, Röntgenabsorptionsspektroskopie und Isotopenmarkierungsexperimente zeigen, dass die Aktivierung von Polyethylen durch die offenen tri-koordinierten Al-Stellen des Zeoliths gefördert wird, gefolgt von β-Spaltung und Isomerisierung an Brönsted-Säurestellen, begleitet von Wasserstoffübertragung über offene tri-koordinierte Al-Stellen durch einen selbstversorgenden Wasserstoffweg, um eine Selektivität zu verzweigten Alkanen zu erzielen. Diese Studie zeigt das Potenzial geschichteter Zeolithmaterialien zur Ermöglichung des Upcyclings von Plastikabfällen.