Hidrogenación electrocatalítica acuosa Despolimerización de la lignina β-O-4 Vinculación a través de la división...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Valorización de la biomasa

Sus antecedentes:

• La escisión del enlace benceno-oxígeno (C_arilo-O(C)) en el enlace β-O-4 de la lignina es crucial para mejorar el valor del producto de degradación.
• La ruptura de enlaces electroquímicos C_arilo-O(C) es un desafío debido a la alta energía de enlace y la sobre-reducción del sustrato.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia de reducción electroquímica acuosa para romper el enlace C_arilo-O(C) en la lignina.
• Mejorar la valorización de la lignina mejorando el rendimiento y la selectividad del producto.

Principales métodos:

• Utilizó cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) y mediciones de microbalance de cristal de cuarzo (QCM) para comprender los mecanismos de adsorción y reacción molecular.
• Se utilizan electrocatalizadores de nanorodos de óxido de cobre (CuO) modificados con cobre en una célula acuosa indivisa.
• Aplicación in situ de la espectroscopia infrarroja transformada por Fourier (SR-FTIR) para la identificación de las vías de reacción.

Principales resultados:

• El electrocatalizador CuO, con CuI residual, mejoró significativamente la adsorción del enlace C_arilo-O_{C y redujo la barrera de energía de ataque de protones.}
• Se obtuvieron altos rendimientos de hidroquinona (95,3%) y alcohol bencílico (88,6%) utilizando nanorodos de CuO a -0,4 V frente a RHE, superando a los catalizadores de Cu desnudos.
• Aplicación demostrada con éxito en la electrólisis de la lignina del álamo, dando un 10,9% en peso de guaiacylglycerol con una selectividad > 63,0%.

Conclusiones:

• La estrategia de reducción electroquímica acuosa desarrollada rompe efectivamente los enlaces C_arilo-C en los compuestos modelo de lignina y en la lignina real.
• El Cu ((I) residual en CuO juega un papel clave en la regulación de la adsorción molecular y facilita la escisión de enlaces.
• Este trabajo presenta un método eficiente y suave para la valorización de la lignina, que ofrece una ruta prometedora para productos químicos aromáticos valiosos.