本发明涉及塑料资源化利用，具体涉及一种利用聚烯烃塑料制备支链烷烃的方法。
背景技术：
1、塑料是广泛使用的合成聚合物材料。截至2017年，全球塑料产量激增至83亿吨，预计到2050年将超过340亿吨。大多数塑料由具有碳-碳主链的聚合物制成，其环境耐久性和较低生产成本导致了塑料废弃物在填埋场和自然环境中大量积累。塑料废弃物的迅速增加对各种生态系统构成了威胁。因此，开发创新的塑料废物化学回收和升级利用策略势在必行。聚乙烯(pe)占全球塑料产量的约25％，但仅有少量聚乙烯废弃物得到回收。其热解聚过程(例如在400℃以上的热解或热裂解)涉及裂化、异构化、加氢和芳构化等复杂反应，导致有价值产品的选择性低。近年来，一些领先策略成功地实现了从聚烯烃中选择性生产单一产品。例如，通过部分聚乙烯脱氢和乙烯复分解反应选择性地生产丙烯。采用电气化的时空加热方法，在远离平衡态的条件下从聚丙烯生成丙烯。通过串联化学氧化和生物漏斗，降解聚乙烯生产单一产品聚羟基烷酸酯。
2、支链烷烃是具有吸引力的目标产物，不仅是汽油的主要成分，对其辛烷值有显著影响。传统工艺(如在高反应温度(超过400℃)下的石油精炼)通常对支链烷烃的选择性较低。聚乙烯在低温下能够直接转换为液体燃料，利用有机铱配合物和re2o7/γ-al2o3催化剂和石油醚等溶剂的加入，在较温和的温度(低于300℃)下进行脱氢、烯烃复分解及加氢等反应。然而，该方法主要生成直链烷烃。通过贵金属催化剂在外加氢气(200-250℃)下进行的氢解反应，能够将聚烯烃转化为烷烃，然而，产物中的支链烷烃比例不到40％，并伴随产生副产物的甲烷。尽管双功能金属/酸催化剂是从聚乙烯生产液体燃料的有吸引力选择，但其对支链烷烃的选择性需要过量的氢气和贵金属催化剂。因此，开发高效、稳定的催化剂，以选择性地将聚乙烯转化为支链烷烃具有重要推动力。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的在聚烯烃塑料制备支链烷烃的过程中严重依赖贵金属催化剂和氢气以及生成的支链烷烃选择性较低的问题，提供一种利用聚烯烃塑料制备支链烷烃的方法，该方法采用固体超强酸催化剂与聚乙烯塑料物理混合的固固体系，固体超强酸催化剂可在空气中稳定存在且便宜易合成，不需要氢气、溶剂等共反应物的参与，具有可调的结构和适合的酸性位点，不仅在低温条件下(260-320℃)催化聚乙烯降解，同时也使得汽油产物中支链烷烃的选择性大大提升。
2、为了实现上述目的，本发明提供了一种利用聚烯烃塑料制备支链烷烃的方法，该方法包括：在惰性气氛下，将聚烯烃塑料在催化剂的作用下进行催化裂解反应，其中，所述催化剂含有介孔载体和负载在介孔载体上的酸根离子。
3、优选地，所述介孔载体含有第一载体和第二载体，所述第一载体为zro2，所述第二载体为al2o3、sio2、sno2、ceo2和tio2中的至少一种。
4、优选地，所述酸根离子为硫酸根离子。
5、优选地，所述介孔载体和所述酸根离子的质量比为1：(1.04-2.67)。
6、优选地，所述聚烯烃塑料为聚乙烯塑料和/或聚丙烯塑料。
7、优选地，所述方法还包括按照以下步骤制备所述催化剂：
8、(1)将前驱体、柠檬酸、模板剂、盐酸和乙醇混合并进行第一搅拌，接着进行水热反应并进行第一干燥，然后进行第一煅烧，得到所述介孔载体；
9、(2)将所述介孔载体进行硫酸化处理并分离出固相进行第二干燥，然后进行第二煅烧，
10、其中，所述前驱体含有第一前驱体和第二前驱体，所述第一前驱体为锆源，所述第二前驱体为铝源、硅源、锡源、铈源和钛源中的至少一种。
11、优选地，所述模板剂为p123和/或f127。
12、优选地，所述盐酸的浓度为30wt％-38wt％。
13、优选地，所述前驱体、所述柠檬酸、所述模板剂、所述盐酸和所述乙醇的用量的质量比为(4-6)g：(0.3-0.6)g：(2-5)g：(1.5-3)g：25ml。
14、优选地，所述水热反应的条件包括：温度为70-100℃，时间为20-30h。
15、优选地，所述第一煅烧的条件包括：温度为500-600℃，时间为4-7h。
16、优选地，所述第二煅烧的条件包括：温度为500-600℃，时间为4-7h。
17、优选地，所述催化剂和所述聚烯烃塑料的用量的质量比为(0.5-2)：1。
18、优选地，所述硫酸化处理包括：将所述介孔载体和硫酸混合并进行第二搅拌。
19、优选地，所述硫酸的浓度为0.8-1.5mol/l。
20、优选地，所述介孔载体和所述硫酸的用量比为(1.1-1.5)g：20ml。
21、优选地，所述第二搅拌的条件包括：温度为25-32℃，搅拌速率为400-600rpm，时间为12-24h。
22、优选地，所述催化裂解反应的条件包括：温度为260-320℃，时间为1-72h。
23、与现有技术相比，本发明所述的方法通过采用固体超强酸催化剂，在不需要氢气、贵金属的情况下，实现在低温下催化聚烯烃塑料降解，提高转化效果，汽油产物(c4-c13)的得率可达65％，其中支链烷烃的选择性高达90％，为解决塑料废弃物污染提供了一种具有成本效益且实用的解决方案，具有很大潜力在工业中实施。
1.一种利用聚烯烃塑料制备支链烷烃的方法，其特征在于，该方法包括：在惰性气氛下，将聚烯烃塑料在催化剂的作用下进行催化裂解反应，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介孔载体含有第一载体和第二载体，所述第一载体为zro2，所述第二载体为al2o3、sio2、sno2、ceo2和tio2中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述酸根离子为硫酸根离子。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述介孔载体和所述酸根离子的质量比为1：(1.04-2.67)。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述聚烯烃塑料为聚乙烯塑料和/或聚丙烯塑料。
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括按照以下步骤制备所述催化剂：
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述催化剂和所述聚烯烃塑料的用量的质量比为(0.5-2)：1。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述硫酸化处理包括：将所述介孔载体和硫酸混合并进行第二搅拌；
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二搅拌的条件包括：温度为25-32℃，搅拌速率为400-600rpm，时间为12-24h。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其特征在于，所述催化裂解反应的条件包括：温度为260-320℃，时间为1-72h。