近日，复旦大学环境科学与工程系张士成教授团队联合中国科学院上海高等研究院等合作单位，在废聚烯烃催化升级转化制备航空煤油研究方面取得重要进展。相关成果以“Selective hydrogenolysis of waste polyolefins to aviation fuel over a Co‑modified Ni/SiO₂ catalyst”为题，发表于Applied Catalysis B: Environment and Energy（DOI：10.1016/j.apcatb.2026.127121）。该研究开发了一种非贵金属10Ni-2Co/SiO₂催化剂，通过Co掺杂精准调控Ni的电子结构，诱导Ni⁰与Ni^δ+物种协同共存，实现了聚乙烯向航空煤油馏分（C₈-C₁₆）的高选择性氢解，液体收率达82.3%，C₈-C₁₆选择性高达79.0%。

面向全球塑料污染治理与航空业碳中和目标，将废弃聚烯烃转化为高附加值航空煤油，是推动废塑料资源化利用和绿色低碳循环经济的重要方向。聚烯烃占全球塑料产量逾60%，其化学惰性导致在环境中持续累积。将废塑料转化为航空煤油馏分（C₈-C₁₆）是一种极具吸引力的增值路径。贵金属催化剂成本高，非贵金属Ni基催化剂易过度裂解产甲烷，液体选择性低。如何调控Ni的电子结构以平衡C-C键的端基与内部断裂，是实现定向转化制备航空煤油馏分的关键。

图1 废聚烯烃转化为航空燃料的催化策略

围绕这一关键问题，团队设计了10Ni-2Co/SiO₂催化体系，通过Co掺杂调制Ni的价态分布与电子环境，成功构建了Ni⁰/Ni^δ+协同位点。结构表征表明，Co的引入减小了Ni颗粒尺寸（从11.1 nm降至7.8 nm），优化了Ni的局域电子结构。H₂-TPR和H₂-TPD结果显示Co促进了Ni的还原和表面活性氢的吸附与迁移。XPS及XANES/EXAFS进一步证实了Co掺杂优化了Ni的电子结构，为高效氢解提供了有利的几何与电子结构基础。

催化性能测试表明，该Co改性策略能够在温和条件下实现优异的C₈-C₁₆烷烃选择性。在280 °C、3 MPa H₂的温和反应条件下，10Ni-2Co/SiO₂催化剂液体收率达82.3%，C₈-C₁₆选择性高达79.0%，较单金属Ni/SiO₂催化剂提升约2.6倍。机理研究表明，Co的引入显著提高了内部C-C键（尤其是β位）相对于末端C-C键的断裂比例（I:T比提升近一倍），降低了表观活化能并增强了氢活化能力。原位DRIFTS显示Co掺杂促进了聚乙烯主链的构象活化与中间体的及时加氢脱附。DFT计算进一步证实，β位断裂在动力学和热力学上均更有利，从而解释了高选择性生成C₈-C₁₆烃的原因。此外，该催化剂对真实废塑料同样表现出优异的原料适应性。

图2. 聚烯烃氢解反应的动力学与光谱学分析

该研究从电子结构调控的角度，为聚烯烃氢解中C-C键断裂路径的选择性控制提供了新的机制认识，也为进一步拓展双金属协同催化策略至其他废塑料转化体系奠定了基础。

论文第一作者为复旦大学环境科学与工程系博士研究生詹佳慧；通讯作者为复旦大学张士成教授、中国科学院上海高等研究院王慧研究员和罗虎高级工程师。复旦大学环境科学与工程系为第一完成单位。该研究获得国家重点研发计划（2024YFB4006400）、国家自然科学基金（22572212，22478409，22279158，22308215）等项目的支持。