全球塑料废弃物年产量超36亿吨，既是生态环境的重大挑战，也是可回收碳氢资源。加氢转化可将聚烯烃升级为高值烃类，但传统Ru基催化剂易产过量甲烷、产物单一、底物范围有限。

本研究建立基于Ru聚集尺寸、价态与载体酸性协同作用的聚烯烃加氢转化催化策略。通过调控NbOx载体缺陷、酸性及金属–载体相互作用，可在单一载体上同步优化Ru的尺寸与价态。

研究表明，金属态Ru纳米颗粒可同时活化C–H与C–C键，高效氢解高密度聚乙烯（HDPE），得到C5–C35直链烷烃，选择性达93.1%，可用作溶剂、润滑油与化工原料；原子级分散的氧化态Ru仅选择性活化C–H键，依托Brønsted酸性载体实现加氢裂化，将聚丙烯（PP）转化为C5–C20支链烷烃，选择性90.5%，适用于高品质汽柴油、航煤。甲烷主要源于碳链在Ru0表面的逐级氢解，调控Ru尺寸或切换为加氢裂化路径可显著抑制甲烷生成。该框架统一解释了以往孤立体系，并指导设计适配不同聚烯烃原料与产物需求的Ru催化剂，为低甲烷、高选择性塑料升级回收催化剂提供设计原则。

相关成果以“Nuclearity-dependent design principles of ruthenium catalysts for selective hydroconversion of diverse polyolefins”为题发表于《Nature Communications》。南京工业大学为该研究的唯一完成单位，2025级博士研究生孙杰为第一作者，中心唐振辰教授为通讯作者。该工作获得国家自然科学基金、国家重点研发计划、江苏省自然科学基金及材料化学工程全国重点实验室基金的支持。

Ru催化聚烯烃加氢转化路径与设计原则

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-72282-2

来源：南京工业大学化工学院