新加坡国大：废塑料包装转化为碳纳米材料：催化剂和产品应用研究

成果简介

本文，新加坡国立大学Chi-Hwa Wang等研究人员在《ACS Sustainable Chem. Eng》期刊发表名为“Conversion of Waste Plastic Packings to Carbon Nanomaterials: Investigation into Catalyst Material, Waste Type, and Product Applications”的论文，研究从当地美食广场收集的废塑料经过催化热解和分解产生碳纳米材料（CNM）以及富氢气体作为这项工作的副产品。合成了一系列双金属催化剂：Co-Fe、Co-Ni 和 Fe-Ni，以MgO为催化剂载体，并针对该工艺进行了比较。产品包括高附加值碳表征纳米材料和气体以评估每种双金属催化剂的活性。此外，对来自四类塑料的产品：LDPE-袋装塑料袋、PP-饮用塑料瓶、PS-塑料盖和PET-矿泉水瓶，在产量、纯度等方面进行了进一步的综合比较。

结果表明，通过增加 pH 值的沉淀法制备的 Fe-Ni-Mg 表现出最佳的塑料转化性能，CNM产率最高为 30.25 wt%，氢气产率为 31.52 mmol/g。然而，通过浸渍合成的 Co-Ni/MgO 的活性最低。对于不同的塑料类型，来自LDPE袋的塑料废物产生的氢气产量相对较高，为35.27 mmol/g，而饮料杯盖塑料产生的CNM产量相对较高，为 38.26 wt%。还发现PET瓶不适合CNM生产伴随着高CO2含量在产品气体中。CNMs 进一步用作废水处理的吸附剂。塑料衍生的CNM对 Fe、Ag 和 Ni 等金属阳离子具有很强的吸附能力（~180 mg/g CNM）。

图文导读

图1.废塑料热解催化重整生产富氢气体和碳纳米材料

图2.SEM图像

图3. (a) 所有六种催化剂、(b) Co-Fe 催化剂的 Fe-2p、(c) Co-Fe 催化剂的 Co-2p和 (d) Fe-Ni 催化剂的O1s 的 XPS 图。

图4. 自不同类型的塑料废物制备碳材料的SEM图像

图5. 溶液中金属离子的去除效率：(a) 单一元素 (250 ppm)，(b) 混合阳离子（各 25 ppm）。

文献：

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c05945