磁性固体碱催化剂的制备、表征及催化降解PET的研究

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聚对苯二甲酸乙二醇酯(涤纶,PET)是一种重要的纺织原材料,消耗量巨大,废弃量也很大。PET可以通过乙二醇解聚法回收BHET,实现资源化再利用。通过开发合适的催化剂,绿色无污染地降解PET,提高PET醇解产物BHET的回收率。本论文制备可以回收重复使用的非均相催化剂——磁性固体碱催化剂,并将其应用于PET的催化降解体系。以Fe3O4为磁性载体,通过负载碱土金属MgO、CaO和过渡金属NiO,制备磁性固体碱催化剂。采用不同的摩尔比(磁性基质和活性组分的摩尔比)、灼烧温度、灼烧时间,制备不同的催化剂;将自制的催化剂应用于催化降解废弃PET和含有PET的废旧涤棉混纺织物,回收纯化降解产物,使其变废为宝。磁性固体碱催化剂Fe3O4/MgO得到的BHET最高回收率是74.74%,以此催化剂应用于涤棉分离,反应温度180℃、1h可以将涤纶降解,反应后BHET回收率为70%,而棉的质量基本不变,表明制备的催化剂可以应用于涤棉分离。磁性固体碱催化剂Fe3O4/CaO催化降解PET的效果相对较差,BHET回收率波动比较大,最高回收率为70%。Fe3O4/NiO效果比较好,BHET回收率得到80%以上,明显高于Fe3O4负载MgO、CaO。TG和XRD结果表明,随着Fe3O4:NiO摩尔比的增大,Fe3O4外层被NiO所包裹,使得其不易被空气中氧气氧化。所制备的催化剂具有磁性,可以通过外加磁场予以回收重复利用。随着催化剂的使用次数增加,催化活性成分流失,BHET回收率在多次回收利用后呈下降趋势。PET降解产物通过熔点、DSC、IR、MS、H-NMR、TG等方法表征后,证实为BHET。
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