我院营养与功能食品研究团队在生物质等废弃物热解领域取得重要研究进展,成果以“Catalytic co-pyrolysis of cotton stalks and ground film plastic using fishbone-based metal catalysts: Enhanced production of olefins and aromatics”在材料科学领域国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》上接收发表(中科院1区TOP,IF=13.2)。
本研究为地膜塑料(GFP)等固体废弃物的资源化利用提供了新思路。以地膜塑料(GFP)和棉花秸秆(CS)为原料,通过微波辅助共热解制备生物油。基于生物油成分变化,重点探讨了负载不同过渡金属(Fe、Cu、Ni)的鱼骨基催化剂(FC)对GFP与CS共热解所得生物油中烯烃和芳烃组成的影响。结果表明:使用20Fe/FC催化剂时,Fe活性位点选择性结合反应物促进裂解,主导催化裂化与脱氧过程,有效促进键断裂,显著提升轻质烯烃产率与品质。使用10Cu/FC催化剂时,Cu位点增强催化活性及低聚化能力,需较高热解温度以实现更广泛的键裂解及后续碳聚合;该催化剂同时促进Diels-Alder反应,提高单环芳烃产率并改善生物油品质,但易通过裂解聚乙烯(PE)双键引发聚合反应,生成长链烃类。使用10Ni/FC催化剂时,Ni位点在裂解、芳构化及脱氧反应中均表现出优异活性;小分子烯烃、含氧化合物及来自CS/GFP的氢自由基可进入Ni活性中心,实现脱氧和Diels-Alder反应;该催化剂能高选择性生成单环芳烃,并在烃类裂解过程中促进氢转移,有效提高轻烃收率并提升生物油品质。本研究为鱼骨、地膜塑料(GFP)及生物质(棉花秸秆CS)的资源化利用提供了科学依据,对解决环境污染问题具有重要意义。
本文第一作者为维多利亚vic0032022级硕士研究生张月,通讯作者为维多利亚vic003赵云峰副教授与南昌大学维多利亚vic003王允圃研究员。营养与功能食品研究方向主要围绕水产品理论与技术、功能食品工业化、有害物检测等领域开展科学研究,该团队中赵云峰副教授以微波碳化辅助农产品加工副产物转化为高价值材料以新疆现代农林废弃生物质资源(秸秆、鱼骨、核桃壳、巴坦木壳等)为切入点,通过微波碳化辅助手段将生物质转化为碳基催化剂,同时借助新疆丰富的农林生物质与废弃塑料进行共热解,以制取高品质的化学品石脑油,为新疆地膜等废弃塑料的资源化处理提供了有效途径,有助于解决地膜污染问题,推动废弃塑料的循环利用。目前已经发表SCI论文30余篇,其中第一作者/通讯作者发表9篇,中科院/JCR1区论文共6篇(TOP期刊),根据Google Scholar数据,文章总引用次数200次。
初审:赵云峰 张建 张月 杨杰 兰晓燕
复审:李孟琪
终审:单春会