收稿日期:2024-10-30 修回日期:2025-01-20 接受日期:2025-01-24
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。
收起-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.
SHEN Jie, CUI Hao, DENG Jin. Hydrogenolysis Recycling of Polycaprolactone Plastics Promoted by Trifluoromethanesulfonates[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-7[2025-02-26]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20250207.
SHEN Jie, CUI Hao, DENG Jin. Hydrogenolysis Recycling of Polycaprolactone Plastics Promoted by Trifluoromethanesulfonates[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-7[2025-02-26]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20250207.