一种电催化重整废弃塑料PET的方法技术

本发明专利技术公开了一种电催化重整废弃塑料PET的方法，所述方法包括以下步骤：将废弃塑料PET置于氢氧化钠电解液中，通过两电极体系进行电催化反应，从而将废弃塑料PET转化为高附加值产品；其中，所述两电极体系包括工作电极和对电极；所述工作电极为钯负载泡沫金属电极，所述对电极为铂负载泡沫金属电极；所述高附加值产品为氢气、对苯二甲酸钠和草酸钠。本发明专利技术提供的电催化重整废弃塑料PET的方法可在常温常压下实现废弃PET的化学解聚重整，而且本发明专利技术的方法对废弃PET的转化率是99％，可以实现废弃PET的资源化和能源化利用。弃PET的资源化和能源化利用。弃PET的资源化和能源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种电催化重整废弃塑料PET的方法


[0001]本专利技术涉及电化学催化领域，更具体地，涉及一种电催化重整废弃塑料PET的方法。

技术介绍

[0002]聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)，是全世界范围内使用率最高的塑料包装材料之一，被广泛应用在食品、药品、化工、服饰等多个领域，2020年中国PET表观消耗量达到3298万吨。然而，PET化学性质稳定，在自然环境下的降解周期达到200
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400年，因此必须对废弃PET加强回收利用，阻止其对环境的污染以及碳资源的浪费。目前全世界对废弃PET的回收方式主要有两种：(1)机械回收；(2)热化学回收。在国内，机械回收占PET总体回收份额的90％以上，但是机械回收不能实现闭环回收，最终还将要其进行填埋或焚烧(参见：National Association for PET Container Resources.2008Report on Post
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Consumer PET Container Recycling Activity；Avadaniei,M.；Drobota,M.；Stoica,I.；Rusu,E.；Barboiu,V.J.Polym.Sci.Part A:Polym.Chem.2010,48,5456
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5467)。相比之下，热化学回收理论上可以达到闭环回收的目的，最终做到“瓶到瓶”回收，但是热化学回收路线转化效率低，经济性较差，市场占有率低。因此开发废弃塑料PET的新型电催化重整方法，具有迫切的现实意义。r/>
技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种电催化重整废弃塑料PET的方法。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0005]本专利技术提供一种电催化重整废弃塑料PET的方法，包括以下步骤：
[0006]将废弃塑料PET置于氢氧化钠电解液中，通过两电极体系进行电催化反应，从而将废弃塑料PET转化为高附加值产品；
[0007]其中，所述两电极体系包括工作电极和对电极；所述工作电极为钯负载泡沫金属电极，所述对电极为铂负载泡沫金属电极；
[0008]所述高附加值产品为氢气、对苯二甲酸钠和草酸钠。
[0009]需要说明的是，本专利技术首次利用钯负载泡沫金属电极和铂负载泡沫金属电极为催化剂，电催化重整废弃塑料PET。本专利技术意外发现利用本专利技术的催化剂配合特定电解液可以促使废弃塑料PET转化为特定高附加值产品：氢气、对苯二甲酸钠和草酸钠，由此实现废弃塑料PET的资源化与能源化利用。其中，高附加值产品中的草酸钠常用于生产草酸，也可用于纤维素整理剂、纺织品、皮革加工等多种领域，具有极高的应用前景和经济价值。此外，所述废弃塑料PET通常指的是主要由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成的塑料废弃品，
[0010]进一步，所述废弃塑料PET为瓶级PET、薄膜级PET或纤维级PET。
[0011]进一步，所述钯负载泡沫金属电极中每平方厘米的泡沫金属上负载钯的量为：0.5
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50mg；所述铂负载泡沫金属电极中每平方厘米的泡沫金属上负载铂的量为：0.1
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10mg。
其中，本领域人员可以理解每平方厘米的泡沫金属上负载钯或铂的量指的是泡沫金属的外表面上一定面积内负载钯或铂的量，至于泡沫金属的形貌，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择和调整。本专利技术发现，钯负载泡沫金属电极或铂负载泡沫金属电极中钯或铂的负载量与催化活性并非线型关系，即钯的负载量只有在本专利技术范围内，所得催化剂才能具有较大的电化学活性表面积。
[0012]进一步，所述钯负载泡沫金属电极的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将泡沫金属浸渍到钯盐溶液中，进行搅拌，即得；
[0014]所述钯盐溶液的浓度为1mmol/L
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50mmol/L；
[0015]优选地，所述钯盐溶液的浓度为1mmol/L
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20mmol/L；
[0016]优选地，所述搅拌的时间为10
‑
60min。
[0017]其中，所述钯盐包括但不限于PdCl2、Pd(NO3)2,Pd(SO4)2、H2PdCl4等；在搅拌期间由于Pd
2+
与泡沫金属例如Ni0之间可以发生置换反应，因此在一定时间内，溶液中的Pd
2+
离子可以被还原并负载到金属镍泡沫表面，由此制备所述电极；此外，本专利技术发现，钯盐溶液的浓度和搅拌的时间不仅影响金属钯在泡沫金属上的负载量，同样影响着钯负载泡沫金属电极的最终形貌，所以，上述制备方法的参数在本专利技术的范围内可以保证所得催化剂具备较高催化活性；作为优选地，所述钯盐溶液的浓度为1
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20mmol/L。在该范围内，金属钯主要呈现出纳米片状结构，即钯负载泡沫金属电极的电化学活性表面积更大。
[0018]进一步，所述铂负载泡沫金属电极的制备方法，包括以下步骤：
[0019]将泡沫金属浸渍到铂盐溶液中，进行水热反应，即得；
[0020]所述铂盐溶液的浓度为1mmol/L
‑
50mmol/L；
[0021]优选地，所述铂盐溶液的浓度为1mmol/L
‑
20mmol/L；
[0022]优选地，所述水热反应的条件为温度为30℃
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160℃，时间为3h
‑
20h。
[0023]优选地，所述水热反应的条件为温度为30℃
‑
100℃，时间为3h
‑
20h。
[0024]其中，所述铂盐包括但不限于K2PtCl4、K2PtCl6、、H2PtCl4、H2PtCl6等；在搅拌期间由于Pt
2+
与金属泡沫例如Ni0之间可以发生置换反应，因此在一定时间内，溶液中的Pt
2+
离子可以被还原并负载到金属泡沫表面，由此制备所述电极；此外，本专利技术发现，铂盐溶液的浓度不仅影响金属铂在泡沫金属上的负载量，同样影响着铂负载泡沫金属电极的最终形貌，所以，上述制备方法的参数在本专利技术的范围内可以保证所得催化剂具有更高的催化活性；作为优选地，所述铂盐溶液的浓度为1
‑
5mmol/L，在该范围内，铂负载泡沫金属电极的电化学活性表面积更大。
[0025]进一步，对废弃塑料PET进行氢氧化钠水解处理或氢氧化钾水解处理，然后对水解液混合物，进行电催化反应。
[0026]优选地，水解处理中，氢氧化钠水解液或氢氧化钾水解液的浓度为1
‑
30mol/L；
[0027]优选地，所述水解处理是在40
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120℃温度下水解2
‑
6小时。其中，PET的聚酯结构使得其容易在碱性溶液中水解为对苯二甲酸和乙二醇，因此，PET通过预水解，之后再进行电化学反应可以有效提高反应效率。为了减少操作步骤，优选地，对废弃塑料PET进行氢氧化钠水解处理。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电催化重整废弃塑料PET的方法，其特征在于，包括以下步骤：将废弃塑料PET置于氢氧化钠电解液中，通过两电极体系进行电催化反应，从而将废弃塑料PET转化为高附加值产品；其中，所述两电极体系包括工作电极和对电极；所述工作电极为钯负载泡沫金属电极，所述对电极为铂负载泡沫金属电极；所述高附加值产品为氢气、对苯二甲酸钠和草酸钠。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废弃塑料PET为瓶级PET、薄膜级PET或纤维级PET。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钯负载泡沫金属电极中每平方厘米的泡沫金属上负载钯的量为：1mg
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50mg；所述铂负载泡沫金属电极中每平方厘米的泡沫金属上负载铂的量为：0.5mg
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10mg。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钯负载泡沫金属电极的制备方法，包括以下步骤：将泡沫金属浸渍到钯盐溶液中，进行搅拌，即得；所述钯盐溶液的浓度为1mmol/L
‑
50mmol/L；优选地，所述钯盐溶液的浓度为1mmol/L
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20mmol/L；优选地，所述搅拌的时间为10
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60min。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铂负载泡沫金属电极的制备方法，包括以下步骤：将泡沫金属浸渍到铂盐溶液中，进行水热反应，即得；所述铂盐溶液的浓度为1mmol/L
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【专利技术属性】
技术研发人员：石睿，陈勇，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：