废锂离子电池变身低成本催化剂，助力乙酰丙酸高效转化

废锂离子电池变身低成本催化剂，助力乙酰丙酸高效转化

【论文链接】

【作者单位】

草原景观农业工业大学

抽象的

以废旧锂离子电池为原料，通过电极涂层热解制备了低成本催化剂，用于乙酰丙酸脱羧生产C6、C9燃料前体，当反应温度为140℃，反应时间为15 h，氢气负载量为1.24 Mpa时，乙酰丙酸的转化率最高可达94%。

【实验方法】

LiBBM-600和NCM-111催化乙酰丙酸脱羧二聚化的一般步骤：

将乙酰丙酸（116 mg，1.0 mmol）和固体酸催化剂（4-10 w/w%）在反应器中混合，密闭，用氢气吹扫三次，加压至1.24 MPa（180 psi）。控制器快速加热反应器并维持在所需温度。反应完成后，将反应器冷却至室温，用二氯甲烷稀释，经细玻璃料过滤。将滤液进一步稀释至10.00 mL，使用自动进样器过滤。取1 μL注入-GC/EVOQ GC-MS进行分析。采用标准加入法测定反应中未反应的乙酰丙酸含量。

LiBBM-600催化剂在乙酰丙酸脱羧二聚反应中的重复使用：

将乙酰丙酸（2.000 g，17.2 mmol）和固体酸催化剂（200 mg，10% w/w）混合于 50 mL PAR 反应器中，密封，用氢气冲洗三次，并加压至 1.24 MPa（180 psi）。在 140 psi 下加热 15 小时，将反应混合物冷却至室温，用 5.00 mL 甲醇稀释，并在 1700 g 下离心 15 分钟以去除催化剂。用 10.00 mL 甲醇洗涤催化剂，并通过气相色谱-质谱分析上清液。回收的催化剂首先，将其在 100°C 的烘箱中干燥 24 小时，然后在 600°C 的空气中热解 30 分钟。将回收的催化剂冷却至室温，并按照相同程序用于乙酰丙酸的二聚化。 表 2 显示了四个催化循环中的 LA 转化率。

【图片摘录】

【主要结论】

我们发现废旧锂离子电池热解电极涂层材料可作为乙酰丙酸脱羧二聚化的催化剂，生成C9和C6产物的混合物，转化率超过90%。

在催化剂制备过程中，将废旧锂离子电池的机械分离电极涂层在 600°C 下进行热解，以去除电解质和粘合剂。这种一步式热处理提供了一种制备廉价的 Li、Ni、Co、Mn 混合氧化物催化剂的简单方法。此外，我们展示了锂镍锰钴氧化物 (LNiMn) 作为废旧电池材料催化剂的活性成分，表明原始的市售 LNiMn 也能有效催化转化。然而，在 600°C 下热解再生后重新使用催化剂的尝试导致即使在第一次循环后产量也很低。我们目前正在探索提高这些催化剂可回收性的方法。

综上所述，我们开发了一种廉价、非贵金属的催化体系，通过前所未有的同时脱羧反应，将乙酰丙酸高效地二聚化为C9化合物，这在生产可持续燃料或燃料前体方面具有巨大的潜力，具有潜在的应用前景。