塑料廢棄物的累積,是一個日益嚴重的經濟、環境問題。其中,聚烯烴(主要是聚乙烯PE和聚丙烯PP)就佔了所有聚合物樹脂產量的57%,是最主要的塑料廢棄物來源。這些聚烯烴只含有C-H和C-C鍵,而這些鍵很難進行化學轉化,因此是最難分解的塑料廢棄物。目前,處理這些廢棄物的主要方法是透過熱裂解或催化氫解,但這些方法有都有缺陷:選擇性低、產生大量溫室氣體(如甲烷),或依賴昂貴的一次性催化劑。例如,熱裂解通常在500°C以上進行,會產生複雜的烴類混合物,需要極複雜的分離過程。而催化氫解雖然可以將PE和PP轉化為線性和支鏈烷烴的混合物,但同樣面臨分離的難題。因此,科學界迫切需要開發一種新方法,一種能夠高選擇性地將PE、PP及其混合物,轉化為高價值化學品的方法,且必須同時減少甲烷的生成。異構化烯烴複分解(IE,isomerizing ethenolysis),被認為是一種可行的解決方案,它可以將不飽和聚烯烴轉化為丙烯和異丁烯。然而,目前的IE方法仍然有局限性:需要貴金屬均相催化劑、僅適用於不飽和聚烯烴,且僅限處理PE。因此,開發一種能夠同時處理PE和PP,並使用便宜、可回收的催化劑方法,成為了科學家的研究熱點。
近日,美國加州大學柏克萊分校的研究團隊發現,將三氧化鎢附著在二氧化矽上(WO3/SiO2)和鈉金屬附著在γ-氧化鋁上(Na/γ-Al2O3)的組合(兩種催化劑協同工作),可以在320°C下將PE、PP或兩者的混合物,以大於90%的產率轉化成丙烯或丙烯和異丁烯的混合物,且不需要額外對起始物進行脫氫。該反應為「催化裂解和異構化烯烴複分解(CIE,catalytic cracking and isomerizing ethenolysis)」。除此之外,研究人員還進行了同位素標記實驗、催化劑重複使用測試。結果顯示,該方法可以有效地將PE轉化為丙烯,將PP轉化為丙烯和異丁烯的混合物,且對PE和PP的混合物同樣有效。在催化劑重複使用測試中,該催化劑在三次循環後仍保有50%的活性,且TON達到1030(相對於鎢)。