塑料催化热解制备碳纳米管生长特性和机制的研究进展

催化热解技术可将废塑料转化为高品质的碳纳米管(CNTs),实现废塑料的回收和高价值利用。然而,塑料催化热解过程复杂,影响因素繁多,且碳纳米管的生长机制不清,因此,本综述从塑料种类、温度、催化剂等角度阐述了塑料结构以及热解过程对碳纳米管生长过程以及结构特性的影响,并解析了碳纳米管的成核和成长过程机理。发现挥发分种类和温度会对CNTs结构产生影响,而催化剂的性能将影响碳纳米管的直径和生长方式;催化剂与CNTs之间的作用力大小取决于催化剂的种类,CNTs边界的碳扩散强度又受反应条件、催化剂和碳源种类的影响,两者之间的相对大小决定CNTs成核和生长具体过程。该综述为废塑料热解制备碳纳米管过程的理解以及废塑料资源化利用技术的开发提供理论参考。

塑料催化热解制备高附加值产品的研究进展

塑料催化热解技术可定向或联产制备低碳烯烃、单环芳烃、碳纳米管(CNTs)和氢气等能源产品,其调控过程简单,且产物选择性好、附加值高,因而受到了广泛的关注。在较短的停留时间(<1 s)和较高的反应温度(>800℃)下,塑料热解可得到较高产率的烯烃单体,而芳烃产物的形成更依赖催化剂的酸位点和孔结构。Fe、Co、Ni基催化剂可将塑料热解产生的含碳挥发分转为CNTs和富氢气,其CNTs产率和氢转化效率可分别达到30%(质量)和90%以上。总结了塑料催化热解制备高附加值能源化工产品的研究进展,讨论总结了温度、停留时间、催化剂等因素对产物分布和品质的作用机制,并对各类产物形成机理和制备方法分别进行了回顾与展望。