高彥山，唐 勇

(中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所,上海 200032)

1 前 言

聚烯烴(主要是聚乙烯和聚丙烯)因具有質(zhì)輕、易加工、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。2019年全世界聚乙烯和聚丙烯生產(chǎn)量達(dá)到了1.94億噸[1]，且仍繼續(xù)穩(wěn)步增長，材料回收和重復(fù)利用面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。聚烯烴被廣泛用于一次性塑料制品，如包裝材料、地膜、塑料袋等，由于聚烯烴結(jié)構(gòu)的化學(xué)惰性，其回收再利用比例低，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和石油等不可再生資源的大量消耗。因此，研究如何實(shí)現(xiàn)聚烯烴的高效降解轉(zhuǎn)化與回收利用受到了廣泛關(guān)注與重視。聚烯烴降解轉(zhuǎn)化與回收利用主要有物理方法和化學(xué)方法。物理方法需經(jīng)過分類、清洗、干燥和高溫降解再加工，相對簡單易行，但高溫降解會導(dǎo)致聚合物鏈無序斷裂、性能降低等問題[2]。

化學(xué)回收(即化學(xué)方法降解轉(zhuǎn)化)是指將聚烯烴廢棄物經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)生成油、氣、碳等中間化學(xué)品的過程。當(dāng)聚烯烴通過化學(xué)法降解回收得到合成塑料所需的單體時，再經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)重新生成塑料和其他有價值的化學(xué)品，即實(shí)現(xiàn)了聚烯烴的循環(huán)利用；若聚烯烴廢棄物轉(zhuǎn)化為其他具有更高附加值的小分子有機(jī)化合物或高分子材料，即為實(shí)現(xiàn)聚烯烴廢棄物的降解轉(zhuǎn)化和升級循環(huán)。聚烯烴僅由惰性飽和C—H和C—C鍵構(gòu)成，需要通過C—H和C—C鍵活化與轉(zhuǎn)化完成化學(xué)降解，相應(yīng)地，聚烯烴高效、高選擇性的化學(xué)回收仍是一個巨大挑戰(zhàn)[3]。另外，聚烯烴是非常廉價的材料，從經(jīng)濟(jì)角度考慮其回收過程往往并不合算，回收成本通常高于回收所得到產(chǎn)物的價值[4]。最近幾年，受到全球各國社會廣泛關(guān)注的塑料“白色污染”問題及不可再生資源的巨大消耗推動著該方向的研究快速發(fā)展，學(xué)術(shù)界在聚烯烴化學(xué)方法降解轉(zhuǎn)化及升級循環(huán)的研究中取得了一系列新的進(jìn)展。本綜述將大致根據(jù)化學(xué)方法降解轉(zhuǎn)化和升級循環(huán)反應(yīng)類型進(jìn)行分類，重點(diǎn)從催化效率、轉(zhuǎn)化選擇性和實(shí)用性等方面進(jìn)行介紹。最后，對這一領(lǐng)域進(jìn)行展望。

2 聚烯烴降解轉(zhuǎn)化與升級循環(huán)

2.1 聚烯烴氫解反應(yīng)

聚乙烯氫解是一種相對比較常見的C—C單鍵斷裂反應(yīng)方式，多通過負(fù)載過渡金屬催化劑實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)物通常是低分子量液態(tài)或者氣態(tài)烷烴(圖1)[5]。

圖1 聚乙烯(PE)氫解生成小分子烷烴(a), 硅膠負(fù)載Zr—H物種催化聚烯烴降解可能機(jī)理路徑(b)[5]Fig.1 Polyethylene (PE) recycling to alkanes via hydrogenolysis (a), proposed mechanistic pathway in polyethylene hydrogenolysis catalyzed by Zr—H supported on silica-alumina (b)[5]

2009年，阿卜杜拉國王科技大學(xué)Basset等[6]報道了在SiO2表面負(fù)載的Hf—H物種催化乙烯、丙烯或1-丁烯，在25 ℃聚合得到聚乙烯、聚丙烯或聚1-丁烯，然后在150 ℃通過原位氫解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)降解。需要指出的是，盡管該研究能夠很好地展現(xiàn)聚烯烴降解過程，但是由于反應(yīng)得到的是小分子烷烴，并未實(shí)現(xiàn)聚烯烴的可循環(huán)利用。Basset等[7]還報道了在Si/Al表面負(fù)載的Ti—H物種在180 ℃催化聚乙烯蠟氫解反應(yīng)生成與柴油組分相近的烷烴，選擇性高于60%，用Si/Al載體制備的催化劑的氫解活性高于用SiO2載體的情況。Basset等[8]還進(jìn)一步研究了負(fù)載在Si/Al表面上的不同M—H物種(M=Zr, Hf, Ta, W)催化費(fèi)托蠟氫解得到與汽油、柴油組分相近的烷烴產(chǎn)物，選擇性最高達(dá)到86%。該催化反應(yīng)活性從高到低：Zr—H>Hf—H>Ta—H>W—H。需要指出的是，這一系列催化劑對水和氧氣敏感，容易失活。

2019年,美國能源部Argonne國家實(shí)驗(yàn)室Delferro等[9]報道了用負(fù)載在SrTiO3上的Pt納米顆粒，在300 ℃、1.16 MPa壓力、H2氣氛下催化聚乙烯(Mn=8～158 kg/mol)和單次使用塑料袋(Mn=31 kg/mol)發(fā)生無溶劑氫解反應(yīng)，生成窄分布小分子量液體烷烴，可以被用作潤滑油或聚乙烯蠟。將Pt納米顆粒負(fù)載在SrTiO3載體上有助于提高其熱穩(wěn)定性。催化劑的效率、產(chǎn)物選擇性及分布能通過催化劑、載體及負(fù)載方式進(jìn)行調(diào)控，可以抑制聚乙烯過度裂解成輕質(zhì)、低價值的碳?xì)浠衔?，如甲烷和乙烷?/p>

2020年，美國能源部Ames國家實(shí)驗(yàn)室Perras、 Sadow和黃文裕等[10]報道了一種負(fù)載在介孔二氧化硅上的Pt催化劑(mSiO2/Pt/SiO2，介孔殼/活性位點(diǎn)/核)，其中Pt位于基底SiO2上，能夠在高于250 ℃條件下催化聚乙烯與H2發(fā)生氫解反應(yīng)轉(zhuǎn)化為低分子量烷烴，通過催化劑孔徑調(diào)節(jié)可以調(diào)控得到分別以含14，16或18個碳烷烴為主的窄分布產(chǎn)物，這些低分子量烷烴產(chǎn)物可被用作具有更高附加值的柴油或潤滑油。與之形成對照的是，普通Pt/SiO2在同樣條件下只能催化聚乙烯氫解得到寬分布的、與轉(zhuǎn)化相關(guān)的產(chǎn)物。但是這種催化劑及高選擇性機(jī)制僅適用于直鏈型聚乙烯，如高密度聚乙烯(high density polyethylene, HDPE)。

2020年，美國Minnesota大學(xué)的Bates等[11]報道了非均相PtRe/SiO2催化劑在催化不飽和聚烯烴(如聚苯乙烯)氫化時，當(dāng)溫度升高、反應(yīng)時間延長時會觀察到高分子鏈的斷裂現(xiàn)象。詳細(xì)研究表明，這類超大孔徑催化劑(SiO2孔徑為3000～4000 ?)與線性低密度聚乙烯(linear low density polyethylene, LLDPE)以1∶1的質(zhì)量比在170 ℃、D2氣氛(3.4 MPa)下反應(yīng)17 h，聚烯烴由于降解使得分子量顯著降低(從170 到1.3 kg/mol)，同樣條件下HDPE降解比例最少，乙烯/丙烯交替共聚物(poly(ethylene-alt-propylene),PEP)，降解比例居中，聚苯乙烯則僅發(fā)生苯環(huán)氫化，無降解。換用Pt/SiO2催化劑，上述所有條件下均無降解產(chǎn)物。盡管這一體系在聚烯烴降解中不算高效，需要很高的催化劑當(dāng)量，但表明了通過催化劑及反應(yīng)條件設(shè)計(jì)可以選擇性地降解聚烯烴，有可能通過設(shè)計(jì)更加高選擇性的體系，將聚烯烴有選擇性地轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)物。

2021年，美國麻省理工學(xué)院(MIT)Román等[12]報道了非均相Ru/C催化聚乙烯(Mw=52 kg/mol)氫解生成低分子量烷烴。該反應(yīng)條件相對溫和：200～225 ℃，2 MPa H2氣氛。該催化反應(yīng)適用于模型底物長鏈烷烴十八碳烷、純LDPE和LDPE廢棄物，產(chǎn)物缺乏選擇性。如果延長反應(yīng)時間，得到的產(chǎn)物幾乎全部為甲烷[13]。

2021年，華盛頓州立大學(xué)Lin等[14]報道了非均相Ru/C催化HDPE在200 ℃、0.4 MPa H2氣氛條件下發(fā)生液相氫解反應(yīng)，生成小分子烷烴。最優(yōu)條件下，反應(yīng)1 h得到液態(tài)烷烴產(chǎn)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)91%；屬于噴氣發(fā)動機(jī)燃料(C8～C16)和潤滑油(C24～C35)范圍烷烴產(chǎn)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高分別可達(dá)60.8%和31.6%，氫解產(chǎn)物分布選擇性受H2分壓、活性金屬顆粒大小以及溶劑影響。催化劑可以重復(fù)使用。隨著反應(yīng)時間的延長，聚合物降解成低分子量烷烴，直至甲烷和乙烷。

2021年，美國能源部Ames國家實(shí)驗(yàn)室Sadow等[15]報道了負(fù)載在硅膠上的Zr—H物種催化聚烯烴降解-官能化反應(yīng)，得到烷基鋁化合物，隨后通過用O2、甲醇、I2或CO2淬滅反應(yīng)，分別可以得到醇、烷烴、碘代烷烴、羧酸產(chǎn)物。官能化的關(guān)鍵是提高Zr—R與外加鋁試劑發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)[16]。提高降解-官能化產(chǎn)物選擇性的關(guān)鍵是提高C—C鍵鋁化反應(yīng)效率(圖2)，鏈轉(zhuǎn)移效率受鋁試劑影響順序?yàn)椋篈lH3≈AliBu3>AlPh3≈AlEt3>>AlMe3≈AliBu2H≈HAlMe2。因此，使用AlH3或AliBu3作為鏈轉(zhuǎn)移試劑時可以得到最深度降解-官能化產(chǎn)物。通常第IV族負(fù)載M—H物種對水和空氣很敏感，僅能在無水無氧條件下適用于不含極性雜原子的聚烯烴原料，而因?yàn)檫@一體系使用的烷基鋁試劑能夠除雜或?qū)o活性的負(fù)載Zr—OR物種轉(zhuǎn)化為有活性的Zr—R物種，從而能夠避免聚烯烴中所含微量水和氧氣對敏感活性物種的毒化作用。

圖2 表面負(fù)載金屬有機(jī)鋯配合物催化聚乙烯C—C鍵鋁化降解反應(yīng)Fig.2 PE upcycling via surface supported organozirconium catalyzed C—C bond alumination

2021年，美國MIT的Román等[17]報道了非均相負(fù)載在碳上的Ru催化劑(Ru/C)催化劑在2～5 MPa壓力的H2氣氛下，于200～250 ℃實(shí)現(xiàn)聚丙烯氫解生成氣態(tài)或液態(tài)烷烴產(chǎn)物(圖3)。聚丙烯降解得到的C5～C32液態(tài)支鏈烷烴產(chǎn)物的選擇性可以通過控制反應(yīng)產(chǎn)物量、反應(yīng)溫度、氫氣壓力和反應(yīng)時間來實(shí)現(xiàn)調(diào)控，選擇性最高可達(dá)68%。并且，該催化劑展現(xiàn)了良好的可重復(fù)利用性，并且具備能降解聚乙烯/聚丙烯混合廢棄物的優(yōu)勢，得到直鏈型和支鏈型液態(tài)烷烴產(chǎn)物。

圖3 聚丙烯(PP)氫解實(shí)現(xiàn)降解轉(zhuǎn)化生成低分子量烷烴Fig.3 Polypropylene (PP) recycling to alkanes via hydrogenolysis

2021年，美國Delaware大學(xué)Vlachos等與天津大學(xué)劉斯寶等[18]報道了Ru/TiO2在相對低溫(250 ℃)及3 MPa H2壓力下催化聚丙烯氫解生成的產(chǎn)物可以作為潤滑油，選擇性高達(dá)80%。該催化體系能夠應(yīng)用于真實(shí)廢棄物、不同立構(gòu)規(guī)整度及不同分子量的聚丙烯。聚丙烯立構(gòu)規(guī)整度及分子量對降解動力學(xué)有顯著影響。

2.2 聚烯烴與烷烴交叉復(fù)分解反應(yīng)

除了能與H2發(fā)生氫解反應(yīng)，聚乙烯還可以與小分子烷烴(如石油醚)發(fā)生烷烴復(fù)分解，從而得到低分子量烷烴產(chǎn)物。2016年，中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所黃正課題組和美國加利福尼亞大學(xué)爾灣分校(UC Irvine)的管治斌等[19]報道了利用均相脫氫、氫化Ir催化劑和非均相烯烴復(fù)分解催化劑Re2O7/Al2O3體系，通過多次脫氫-復(fù)分解-氫化實(shí)現(xiàn)聚乙烯降解，最終在溫和條件(175 ℃)下通過交叉烷烴復(fù)分解實(shí)現(xiàn)聚乙烯廢棄物轉(zhuǎn)化為清潔柴油和高品質(zhì)聚乙烯蠟(圖4)。這一方法所得產(chǎn)物的選擇性通過催化劑結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條件能實(shí)現(xiàn)調(diào)控，且該方法兼容聚乙烯廢塑料及其中各種添加劑。

圖4 聚乙烯與正己烷交叉烷烴復(fù)分解降解轉(zhuǎn)化生成小分子烷烴Fig.4 PE recycling to alkanes via cross light alkanes metathesis with n-hexane

2.3 聚烯烴氫解/芳構(gòu)化反應(yīng)

2020年，美國加利福尼亞大學(xué)圣塔芭芭拉分校(UCSB)的Scott等[20]報道了Pt/γ-Al2O3負(fù)載催化劑在相對溫和條件下催化聚乙烯氫解/脫氫芳構(gòu)化串聯(lián)反應(yīng)，生成高附加值的長烷基鏈取代芳烴(～C30產(chǎn)物，圖5)。這一反應(yīng)不需溶劑、不用外加H2，氫解所需的H2來源于烷烴芳構(gòu)化過程。氫解和脫氫芳構(gòu)化反應(yīng)分別為放熱和吸熱過程，兩個過程的串聯(lián)使得該反應(yīng)能在相對較低的溫度下順利進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)聚乙烯的選擇性降解轉(zhuǎn)化。該轉(zhuǎn)化反應(yīng)最佳溫度(280～330 ℃)顯著低于傳統(tǒng)的小分子烷烴芳構(gòu)化溫度(550～1000 ℃)。該反應(yīng)對溫度很敏感，在250 ℃時，反應(yīng)幾乎不能進(jìn)行，24 h僅有極少量聚乙烯被降解，且?guī)缀鯖]有芳基產(chǎn)物生成；在330 ℃時，聚乙烯基本降解完全，但是產(chǎn)物主要為氣體或揮發(fā)性小分子烷烴(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為77%)。低密度聚乙烯(low density polyethylene, LDPE，帶有烷基支鏈)材質(zhì)的塑料袋和HDPE材質(zhì)的塑料瓶蓋亦能在這一催化體系中實(shí)現(xiàn)有效轉(zhuǎn)化。

圖5 聚乙烯通過氫解/芳構(gòu)化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)降解轉(zhuǎn)化反應(yīng)原理Fig.5 PE upcycling to long-chain alkylaromatics via hydrogenolysis/aromatization

2.4 聚烯烴脫氫/氧化反應(yīng)

廢棄聚烯烴可以通過脫氫反應(yīng)實(shí)現(xiàn)化學(xué)回收，得到碳化產(chǎn)物并同時生成H2，或脫氫/氧化反應(yīng)得到不同氧化程度的降解回收產(chǎn)物。中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所唐濤等[21, 22]多年來一直致力于研究通過可控碳化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)廢棄塑料的化學(xué)回收再利用，采用組合催化碳化反應(yīng)、活性模板碳化及快速碳化等策略，將廢棄塑料轉(zhuǎn)化成不同類型的碳納米材料，并研究了其在吸附、能源存儲和光催化降解等方面的應(yīng)用。相關(guān)研究在近期的綜述中已有很好的總結(jié)[22]，這里不展開介紹。

2020年，英國牛津大學(xué)Edwards和Xiao等，以及劍橋大學(xué)Thomas等[23]報道了利用微波引發(fā)廉價鐵基催化劑(FeAlOx)實(shí)現(xiàn)一步法催化生活塑料垃圾降解生成氫氣，殘余固體主要是多壁碳納米管(MWCNTs)(圖6)。該反應(yīng)很高效，通常僅需30～90 s即可完成。每克塑料降解得到氫氣產(chǎn)量達(dá)到55.6 mmol，而氫氣理論產(chǎn)量為71.4 mmol。這一方法適用于多類聚烯烴塑料廢棄物，包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等，且對雜質(zhì)容忍性相對較好。

圖6 聚乙烯通過微波引發(fā)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)降解轉(zhuǎn)化再利用原理示意圖Fig.6 PE recycling to MWCNTs via microwave-initiated decomposition

2021年，美國MIT李巨教授、中國石油化工股份有限公司喬金樑和東華大學(xué)朱美芳等[24]報道了碳泡沫微波等離子體高溫快速炭化塑料的方法，能夠?qū)U舊聚烯烴有選擇性地轉(zhuǎn)化為H2、CO和積碳，伴隨的其它副產(chǎn)物還有甲烷、乙烯和丁烯等。該方法需要用電、碳泡沫來保證持續(xù)放熱、化學(xué)轉(zhuǎn)化的安全穩(wěn)定性；該方法對材料的添加劑容忍性強(qiáng)，適用于多種合成材料，如塑料、橡膠、纖維、甚至其他有機(jī)物以及上述混合物。所用合成材料最終都會被氣化，得到H2和CO的選擇性達(dá)到50%以上，而非過度氧化產(chǎn)物CO2。

脫氫氧化的方法能夠得到含有不飽和鍵或雜原子官能團(tuán)的低分子量產(chǎn)物，且該方法能夠?qū)崿F(xiàn)不同聚烯烴廢棄物的降解，顯示出催化劑對極性添加劑的高容忍性。需要指出的是，聚烯烴氧化或催化熱解通常缺乏選擇性[3, 25]。

羧酸是烴類化合物完全氧化至CO2之前的物種形態(tài)，文獻(xiàn)已有報道實(shí)現(xiàn)聚乙烯選擇性氧化至羧酸。1998年，美國Pennsylvania State大學(xué)Sen等[26]報道了聚乙烯(LDPE、HDPE)在0.27 MPa NO、0.1 MPa O2存在下，于170 ℃反應(yīng)16 h，可以通過氧化降解(oxidative degradation)選擇性轉(zhuǎn)化為各種低分子量羧酸(單羧酸、二羧酸)產(chǎn)物，但是選擇性有待提高(圖7)。

2017年，瑞典皇家理工大學(xué)Hakkarainen等[27]報道了微波輻射引發(fā)硝酸氧化聚乙烯(LDPE、HDPE)生成雙羧酸和單羧酸產(chǎn)物，LDPE粉末在微波輻射下于180 ℃、稀硝酸(0.1 g/mL)中1 h即完全降解。生成的烷基二酸鏈長可以通過反應(yīng)時間、溫度和氧化劑用量進(jìn)行調(diào)控選擇性?；厥盏腖DPE塑料袋降解轉(zhuǎn)化為烷基二酸的選擇性達(dá)到71%，碳利用率達(dá)到37%；回收的HDPE用同樣方法在更長反應(yīng)時間(4 h)和更高硝酸濃度(0.15 g/mL)下也能順利實(shí)現(xiàn)降解轉(zhuǎn)化，產(chǎn)物具有更高選擇性，為4～6個碳的二酸。2019年，Hakkarainen等[28]還將聚乙烯回收得到的二酸作為原料用于合成高附加值的增塑劑(圖7)。

圖7 聚乙烯通過NO/O2[26]或硝酸[27, 28]氧化實(shí)現(xiàn)降解轉(zhuǎn)化Fig.7 PE recycling to telechelic carboxylic acid via NO/O2[26] or HNO3[27, 28] oxidation

2020年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)謝毅和孫永福課題組[29]報道了通過光催化C—C鍵斷裂及偶聯(lián)兩步法實(shí)現(xiàn)聚乙烯、聚丙烯降解生成乙酸(圖8)，這一電化學(xué)反應(yīng)條件模擬了自然界有水、有氧的條件。

圖8 聚乙烯通過兩步法C—C鍵斷裂及偶聯(lián)實(shí)現(xiàn)升級循環(huán)Fig.8 PE upcycling to CO2 and then CH3COOH via two-step C—C bond cleavage and coupling

3 結(jié) 語

在過去幾年，聚烯烴的化學(xué)方法降解轉(zhuǎn)化與可循環(huán)利用成為了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界研究的熱點(diǎn)，不同領(lǐng)域的專家學(xué)者都在圍繞這一個目標(biāo)努力，盡管已取得一些重要進(jìn)展，但是在如何實(shí)現(xiàn)降解升級轉(zhuǎn)化、提高效率和轉(zhuǎn)化選擇性以及降低技術(shù)應(yīng)用成本等方面仍面臨很多挑戰(zhàn)。

聚烯烴化學(xué)降解與回收的效率(活性、選擇性)及產(chǎn)物附加值有待進(jìn)一步提高。盡管不斷有關(guān)于聚烯烴化學(xué)降解方法的報道，該領(lǐng)域發(fā)展尚處在初始階段，還存在催化轉(zhuǎn)化效率較低、選擇性不理想和產(chǎn)物附加值低等問題。催化效率和選擇性還需要通過催化劑結(jié)構(gòu)、負(fù)載載體、反應(yīng)條件(溫度、壓力、反應(yīng)時間等)、聚烯烴廢棄物微觀結(jié)構(gòu)等的優(yōu)化來進(jìn)行高效調(diào)控。如前所述，聚烯烴化學(xué)降解轉(zhuǎn)化得到的產(chǎn)物不僅可以是飽和烷烴，也可以是其他官能化產(chǎn)物，如醇、酸、酯等，提高產(chǎn)物附加值可以更好地利用聚烯烴廢棄物，繼而實(shí)現(xiàn)升級循環(huán)利用。未來一段時間，針對高活性、高選擇性、高附加值的聚烯烴化學(xué)回收技術(shù)和方法的開發(fā)仍是該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。

降解轉(zhuǎn)化方法更需要考慮催化劑對聚烯烴化學(xué)結(jié)構(gòu)，甚至是極性物質(zhì)的容忍性。真實(shí)的聚烯烴廢棄物經(jīng)常是不同類型的聚烯烴混合物，同時還有種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的加工和改性助劑等，這對其化學(xué)降解、尤其是涉及過渡金屬催化的降解方法帶來了巨大挑戰(zhàn)。在已有的研究中，基于氧化、脫氫相關(guān)的化學(xué)回收方法通常對雜質(zhì)容忍性較好，廢棄塑料能被直接用于降解轉(zhuǎn)化。這些方法同時能降解多種塑料，包括塑料共混物，且有些產(chǎn)物具有比聚烯烴更高的附加值，但催化劑成本占比太高或條件較苛刻。

通過氫解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)聚烯烴化學(xué)回收則對雜質(zhì)更敏感，尤其是含有前M—H鍵催化物種參與的氫解反應(yīng)，極性官能團(tuán)、微量水汽和氧氣都能導(dǎo)致物種失活。與之相比，后過渡金屬參與的氫解反應(yīng)則對雜質(zhì)容忍性更好，這是由金屬特性及相應(yīng)M—H活性物種的穩(wěn)定性決定的。有趣的是，盡管第IV族M—H物種容易與水、O2及其它雜質(zhì)反應(yīng)而分解，添加烷基鋁試劑可以在實(shí)現(xiàn)降解-官能化的同時起到除雜的作用，使得反應(yīng)原料中存在的微量水汽、O2和其他雜質(zhì)并不影響聚烯烴的化學(xué)回收[15]。未來的研究中，可更加關(guān)注針對不同類型聚烯烴廢棄物的化學(xué)方法降解轉(zhuǎn)化方面。

探索基于乙烯、丙烯大宗原料聚烯烴的可循環(huán)利用，即發(fā)展可循環(huán)聚烯烴材料，是聚烯烴材料未來發(fā)展的方向之一。在面對廢棄聚烯烴材料造成的嚴(yán)重環(huán)境污染及不可再生資源的巨大消耗等挑戰(zhàn)時，除了做到減少使用(reduce)、重復(fù)使用(reuse)和用后回收(recycle)，更重要的是設(shè)計(jì)和開發(fā)可循環(huán)利用的聚烯烴材料，從而形成聚烯烴創(chuàng)制和使用的閉環(huán)循環(huán)體系，從根本上解決白色污染的問題。過去幾年，基于這一理念設(shè)計(jì)合成閉環(huán)循環(huán)新型高分子材料的研究取得了一系列重要進(jìn)展，例如，聚酯[30, 31]、聚縮醛[32]、聚丁二烯[33]、“類聚烯烴”[34]等。然而，由于聚烯烴僅包含飽和C—H和C—C鍵的結(jié)構(gòu)特征，實(shí)現(xiàn)其真正意義上的可循環(huán)利用，即“乙烯←→聚乙烯”閉環(huán)循環(huán)，仍是一個尚未解決的挑戰(zhàn)；另外，基于乙烯、丙烯，合成在性能上與聚乙烯、聚丙烯類似但具有可循環(huán)利用功能的類聚烯烴新材料也是未來發(fā)展的重要方向。