北京大學的聚乳酸兩步法制MMA研究獲進展

近日,北京大學的研究團隊采用“碳循環”的轉化思路,通過兩步催化反應將聚乳酸(PLA)轉化為甲基丙烯酸甲酯(MMA)。相關研究成果發表于《自然·可持續發展》雜志。

目前將聚乳酸等生物可降解塑料轉化為高附加值化學品應遵循3個原則:一是盡可能在相對溫和的反應條件下進行轉化;二是聚酯類塑料中的含氧基團都是在單體合成過程中引入,在轉化過程中要盡可能地保留聚酯塑料碳骨架中的含氧基團;三是要少使用氫氣,特別是高壓氫氣。

該研究團隊在第一步反應中采用立方相α-MoC催化劑及甲醇,在無外加氫氣、220 ℃的反應條件下,通過醇解和加氫脫氧過程實現聚乳酸廢塑料高效制備丙酸甲酯,聚乳酸轉化率超過99%,丙酸甲酯收率達到98%。該加氫脫氧催化體系也適用于聚乙醇酸(PGA)及聚己內酯(PCL)的催化降解。第二步采用Cs-La/SiO2復合催化劑,實現丙酸甲酯和甲醛向MMA高效轉化,在380 ℃條件下,丙酸甲酯轉化率超過80%,MMA選擇性超過90%。

該研究團隊采用商業聚乳酸吸管(約含83%PLA)評估聚乳酸兩步法轉化為MMA的效率,結果表明,6 g聚乳酸吸管經過兩步催化轉化可獲得2.5 g MMA和2.1 g 丙酸甲酯,且整個反應過程中無需外加氫氣,能耗低。

該研究可為廢棄生物可降解塑料的高值再利用提供參考。