橡树岭国家实验室的科学家们开发了一种相对简单的方法，将聚乙烯（一种广泛用于购物袋和切菜板的塑料）转化为类似于汽油和柴油的燃料。该工艺使用廉价铝熔盐将塑料分子链分解成较小的碳氢化合物，在相对温和的条件下产生约 60% 的汽油。
据《科学日报》报道，橡树岭国家能源实验室的研究人员开发了一种新方法，可将世界上最受欢迎的塑料之一聚乙烯转化为汽油和柴油。
聚乙烯广泛用于购物袋和白色塑料托盘等产品，但大量聚乙烯最终成为废物。橡树岭国家实验室团队的方法将塑料与含有氯化铝的熔盐结合起来。这些盐同时做两件事，既作为反应介质，又作为引发化学转化的催化剂。
研究人员申请了专利，研究结果发表在《美国化学会杂志》上。
熔盐如何将塑料分解成燃料
为了理解这个过程为何起作用，科学家们密切关注将聚合物转化为燃料分子的化学反应。
利用软 X 射线光谱和核磁共振，研究小组发现带电铝原子与其他三个原子结合，形成高酸性催化位点。据《科学日报》网站报道，这些位点可以攻击构成聚乙烯的长分子链，并将其分解成更小的碳氢化合物分子。
使用同位素标记和中子散射的其他实验显示了初始聚合物的结构如何影响最终的燃料。更简单的聚合物链往往会产生类似汽油的化合物，而更复杂的链则产生柴油燃料。
研究人员表示，如果该方法最终能够扩大到实验室测试之外，它将有助于美国的能源安全并提高该行业的竞争力。
田纳西大学诺克斯维尔分校的博士后研究员Liqi Qiu说：“我们已经开发出一种高效、选择性的聚乙烯转化为汽油的方法。”他在ORNL和UTK的Sheng Dai实验室进行了大部分研究实验。 Dye 是橡树岭国家实验室 (ORNL) 的企业合伙人兼分离与聚合物化学部主任，也是该论文的合著者。
在相对温和的反应条件下进行的实验产生了约 60% 的汽油。
在200度以下将塑料转化为汽油
该方法最显着的特点之一是与传统塑料技术相比，它所需的燃料非常少。
“我们使用市售无机盐作为反应介质来提供催化位点，将聚合物废物转化为增值燃料，”橡树岭国家实验室的科学家杨正正说，他也是这篇论文的合著者，《科学日报》网站援引该消息。
“与将聚合物转化为燃料的传统方法不同，新工艺不需要金属催化剂、有机溶剂或外部氢气。这是第一次使用熔盐作为介质，在不使用任何催化引发剂或溶剂的情况下，在低于200摄氏度的温度下从废物中生产有价值的化学品。”
美国能源部橡树岭国家实验室的研究人员开发了一种新方法，可以将聚乙烯（世界上最常见的塑料之一）转化为类似于汽油和柴油的燃料。
聚乙烯广泛用于购物袋和白色塑料托盘等产品，但大量聚乙烯最终成为废物。橡树岭国家实验室团队的方法将塑料与含有氯化铝的熔盐结合起来。这些盐同时做两件事，既作为反应介质，又作为引发化学转化的催化剂。
研究人员申请了专利，研究结果发表在《美国化学会杂志》上。
熔盐如何将塑料分解成燃料
为了理解这个过程为何起作用，科学家们密切关注将聚合物转化为燃料分子的化学反应。
据《科学日报》报道，利用软 X 射线光谱和核磁共振，研究小组发现带电铝原子与其他三个原子结合，形成高酸性催化位点。这些位点可以攻击构成聚乙烯的长分子链，并将其分裂成更小的碳氢化合物分子。
使用同位素标记和中子散射的其他实验显示了初始聚合物的结构如何影响最终的燃料。更简单的聚合物链往往会产生类似汽油的化合物，而更复杂的链则产生柴油燃料。
研究人员表示，如果该方法最终能够扩大到实验室测试之外，它将有助于美国的能源安全并提高该行业的竞争力。
田纳西大学诺克斯维尔分校的博士后研究员Liqi Qiu说：“我们已经开发出一种高效、选择性的聚乙烯转化为汽油的方法。”他在ORNL和UTK的Sheng Dai实验室进行了大部分研究实验。 Dye 是橡树岭国家实验室 (ORNL) 的企业合伙人兼分离与聚合物化学部主任，也是该论文的合著者。
在相对温和的反应条件下进行的实验产生了大约60%的汽油。
在200度以下将塑料转化为汽油
该方法最显着的特点之一是与传统塑料技术相比，它所需的燃料非常少。
“我们通过使用无机盐作为反应介质，为生物燃料提供催化位点，将聚合物废物转化为生物燃料，”橡树岭国家实验室的科学家、该论文的合著者杨正正说。 “与将聚合物转化为燃料的传统方法不同，新工艺不需要金属催化剂、有机溶剂或外部氢气。这是第一次使用熔盐作为介质，在不使用任何催化引发剂或溶剂的情况下，在低于200摄氏度的温度下从废物中生产有价值的化学品。”
逐个原子地追踪化学原子
在橡树岭国家实验室，卢克·德门 (Luke Demen) 使用中子散射来识别不同聚合物链反应时形成的碳氢化合物产物。 Felipe Polo-Garzon 通过气相色谱-质谱分析该产品，这是一种用于分离和鉴定单个化合物的方法。
当聚乙烯与铝的催化位点相互作用时，反应产生带正电的碳离子。邱、杨和戴用氘（氢的同位素）标记了这个碳离子，使他们能够跟踪反应进展过程中发生的情况。
该团队还使用橡树岭国家实验室散裂中子源的中子来监测系统内的氢气。
“聚合物含有大量氢，”戴伊说。 “中子是检测轻元素的理想选择，包括氢及其同位素，例如氘。”
研究人员还需要确定铝位点在此过程中如何变化。
杨前往劳伦斯伯克利国家实验室的先进光源，在那里与 Min-Jae Kim 和 Jinhuauo 一起工作。研究人员利用软 X 射线在原子和电子水平上研究了铝和聚乙烯之间的相互作用。据《科学日报》报道，软 X 射线对于研究铝等相对较轻的元素特别有用。
“铝循环已经转移到低电子密度的边缘，这意味着一些富电子中间体已经形成，”杨说。
“我们将研究结果与其他方法进行了比较，并证实芳香环的中间可以与铝配位，导致结合能的变化，”杨补充道。
这种变化证明铝位点积极催化化学反应。
先进的模拟和成像揭示了这一机制
回到橡树岭国家实验室，纳米相科学中心的鲍比·桑普特 (Bobby Sumpter) 使用计算机模拟来研究反应过程中的能量变化，包括稳定的碳离子如何形成并转移到碳氢化合物产物中。
在 UTK，Michael Köhler 使用原位 X 射线衍射来跟踪化学反应过程中反应混合物相的变化。卡洛斯·阿尔贝托·斯特伦 (Carlos Alberto Steren) 利用核磁共振研究了铝的催化位点。
ORNL 的王涛贡献了熔盐化学方面的专业知识，而 ORNL 的 Logan Kearney 提供了高密度聚合物，并就将其转化为有价值的产品的可能方法提供了专家指导。
剩下的挑战：保持盐稳定
尽管铝基催化体系价格便宜且化学活性高，但它有一个重要的局限性。该材料具有吸湿性，这意味着它很容易吸水。这种水分会降低其耐用性。
研究人员现在希望研究使用卤素或碳材料来限制溶解盐的方法，这可以使盐更容易分离和加工并提高其稳定性。
发布于 2026 年 9 月 22 日
