本发明涉及分子筛,更具体地,涉及一种铜负载分子筛催化剂及其制备方法与应用。
背景技术:
1、塑料无处不在,已成为现代社会不可或缺的组成部分。直至2020年,大约生产了3.67亿吨塑料材料。聚苯乙烯(ps)是一种广泛使用的聚合物,占世界塑料消费总量的7%,但只有1%的聚苯乙烯被回收。聚苯乙烯回收的常用方法包括焚烧,垃圾填埋场、机械回收和化学回收。然而,在焚烧或填埋过程中,自然环境会受到污染。为了解决塑料污染问题,理想的选择是将塑料废物转化为有价值的化学品。为了改善上述问题,包括agilyx、东芝、polystyvert等企业采用溶剂溶解聚苯乙烯进行回收。与此同时,研究者们开发了许多新型催化剂以将聚苯乙烯高效裂解为小分子。cn117295703a公开了一种一种从废聚苯乙烯回收苯乙烯单体的方法,以碳酸氢钾作为催化剂,以四氢呋喃作为溶剂,具有催化剂制备简单以及苯乙烯选择性高的特点,但溶剂成本高,反应速率较慢,分离困难,不利于工业化生产。cn117088771a公开了一种通过类石墨相氮化碳催化剂,在光照和加热的条件下实现了聚苯乙烯的解聚,降低了溶剂的用量,但存在转化率较低的问题,同时,氧气压力较高,设备成本高昂。cn115572410a公开了一种废旧聚苯乙烯的回收再利用方法,其特点在于可在条件优化的基础上,将聚苯乙烯、水和表面活性剂进行溶胀。但该方法对反应效率低,且环境污染较大,不利于大规模应用。
2、综上所述,迫切需要针对聚苯乙烯回收的高效技术方案。
技术实现思路
1、本发明的首要目的是针对聚苯乙烯的回收难题,提供一种专用于聚苯乙烯裂解反应的铜负载分子筛催化剂,该催化剂对聚苯乙烯具有高转化率和选择性。
2、本发明的上述目的通过以下技术方案实现:
3、一种铜负载分子筛催化剂的制备方法,包括如下步骤:
4、s1.将铜盐加入去离子水中,25~90℃温度下搅拌得到溶液a;将分子筛分散于去离子水中得到混悬液b;
5、s2.将溶液a加到混悬液b中,在25~90℃温度下搅拌回流24~48h得到混合液c;
6、s3.将混合液c离心、洗涤、干燥得到催化剂前驱体,经过煅烧后得到铜负载分子筛催化剂。
7、作为优选的,在上述的铜负载分子筛催化剂的制备方法中,步骤s1中去离子水与铜盐的液固比为(0.5~2):1ml/g,铜盐与分子筛的质量比为(0.25~1):1,去离子水与分子筛液固比为(3~10):1ml/g。
8、作为优选的,在上述的铜负载分子筛催化剂的制备方法中,步骤s1中所述铜盐为一水合醋酸铜、三水合硝酸铜或无水氯化铜中的一种;所述分子筛为zsm分子筛、β分子筛或氢型y分子筛中的一种;铜盐与分子筛的质量比为:(2~3):1。
9、作为优选的,在上述的铜负载分子筛催化剂的制备方法中,步骤s3中所述煅烧温度为200~500℃,煅烧时间为2~8h。
10、一种催化裂解聚苯乙烯制备乙苯的方法,包括如下步骤:
11、将权利要求1所述铜负载分子筛催化剂加入到反应容器中,加入聚苯乙烯,通入氮气,在300~500℃条件下反应2~8h得到乙苯。
12、作为优选的,在上述的制备方法中,铜负载分子筛催化剂与聚苯乙烯的质量比为(0.2~2):1。
13、作为优选的,在上述的制备方法中,所述氮气的压力为0.1~1mpa。
14、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
15、1、本发明制备的铜负载分子筛催化剂用于聚苯乙烯催化裂解制乙苯产物时,具有较高的乙苯选择性和聚苯乙烯转化率,聚苯乙烯的转化率可达到85%,乙苯选择性可达到60%,应用价值高。
16、2、本发明利用价格低廉的金属铜以及分子筛制备了性能优异的铜负载分子筛催化剂,制备过程简单,可实现公斤级制备;且无毒害,催化剂性能稳定,反应后易于分离,可重复利用,对环境无污染。
1.一种铜负载分子筛催化剂的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
2.如权利要求1所述铜负载分子筛催化剂的制备方法,其特征在于步骤s1中,去离子水与铜盐的液固比为(0.5~2):1 ml/g,铜盐与分子筛的质量比为(0.25~1):1,去离子水与分子筛液固比为(3~10):1 ml/g。
3.如权利要求1所述铜负载分子筛催化剂的制备方法,其特征在于步骤s1中,所述铜盐为一水合醋酸铜、三水合硝酸铜或无水氯化铜中的一种;所述分子筛为zsm分子筛、β分子筛或氢型y分子筛中的一种;铜盐与分子筛的质量比为:(2~3):1。
4.如权利要求1所述铜负载分子筛催化剂的制备方法,其特征在于步骤s3中,所述煅烧温度为200~500°c,煅烧时间为2~8 h。
5.权利要求1所述铜负载分子筛催化剂在催化裂解聚苯乙烯中的应用。
6.一种催化裂解聚苯乙烯制备乙苯的方法,其特征在于包括如下步骤:
7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于,铜负载分子筛催化剂与聚苯乙烯的质量比为(0.2~2):1。
8.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述氮气的压力为0.1~1 mpa。
