本技术介绍了一种创新的光热催化降解废弃聚丙烯方法，涉及将废弃聚丙烯与催化剂混合后置于光热反应条件下，通过光热催化作用在惰性气体氛围中实现聚丙烯的定向分解，转化为丙烯和丙烷。
背景技术
随着世界人口的增长，对塑料制品的需求和消费量也在增加。汽车、食品、包装和建筑等各个工业部门每天都需要不同类型的塑料，并且对这些材料的需求不断增加。据统计，全球在2016-2021年间的塑料总产量超过3.3亿吨，并且还没有出现下降趋势。
塑料的特征是使用寿命很短，在短时间的使用后会迅速转化为固体废弃物。每年产生的塑料垃圾数量庞大，而且不断增加。塑料主要由碳氢化合物和阻燃剂、稳定剂和氧化剂等不同化学物质组成，自然降解非常困难，导致“白色污染”。尽管塑料可以通过多种方式回收，但管理塑料废物的最常见方法是将其倾倒在露天或垃圾填埋场。这种污染对环境和公共卫生领域产生重大影响，包括海洋生态、水和土壤质量以及生物健康等。2015年，全球废塑料积累了近63亿吨。如果不采取有效的管理措施，预计到2050年将有大约120亿吨塑料进入垃圾场。
这种情况得到了研究人员的重视，许多种不同的塑料降解方法都已经被开发出来，包括光、热和生物降解等物理化学方法和手段。传统的方法有机械回收、焚烧和填埋等，但这些方法经常面临回收率低、回收资源/能源质量差和二次污染等不可避免的挑战，可能会被逐渐淘汰。而热化学转化技术，包括热解、热液化和气化等新技术，有望解决固体废物管理问题。另一方面，热化学转化虽然具有能够生产有价值商品、可持续性和循环经济原则等好处，但热化学的缺点是过程复杂和能耗较高。由此将塑料处理问题从一个环境问题转化为能源问题，导致了使用可再生能源来转化废旧塑料的研究的产生。
光催化是一种非常有前途和可持续的废弃塑料处理方法，因为它使用可再生能源。此外，反应装置要求非常低，这使得光催化成为一种非常经济的策略。光催化通常用于各种环境整治与可持续发展固氮、污染物降解、药物降解等应用。利用光催化方法处理塑料垃圾将更加有益。与热化学转化不同，阳光通常是光催化反应所需的唯一能源。而根据反应的能量需求，阳光也可以以热量的形式提供一些额外的能量。
光催化的缺点是效率较低，通常只能处理较低浓度的废物，为了解决这个缺点，产生了光生热催化的概念。比如北京大学的马丁教授课题组，就采用一种以太阳光为唯一能源的热催化方法，该方法利用一种地球储量丰富的镍基催化剂，将从日常使用中收集的塑料垃圾混合物转化为甲烷和氯化氢。该工艺成功地将1.03g含有五种聚烯烃、聚酯和聚氯乙烯的塑料废料混合物转化为1.08g甲烷(C产率98％)和0.045g HCl(Cl产率91％)。通过昼夜日光周期驱动的升温过程，防止了氯中毒导致的催化剂失活，从而确保了持续10天的催化活性。当然，这个方法的特征是首先将阳光转变为热，然后再催化塑料降解，本质上还是一种热催化。
专利文件CN117304015A公开了一种太阳光热催化聚烯烃氧化解聚为短链脂肪族二元羧酸的方法，方法特征是将聚烯烃废塑料颗粒、光热催化剂、反应溶液加入到光热催化反应釜中，充入氧气，升温至指定温度，照射太阳光，开启搅拌进行氧化解聚，将聚烯烃氧化为短链(C3-C16)脂肪族二元羧酸。
相比较这些将塑料转化为不定化合物的做法，如果能将产物转化为特定的单体，显然会大幅度提升塑料回收的价值。因此，我们期望提供一种低成本、效率高，选择性好的方法，提升废弃塑料的回收价值。
实现思路