Un electrolito cosolvente que aumenta la semihidrogenación electroquímica del alquinol

Área de la Ciencia:

• Química verde y catálisis
• Síntesis electroquímica
• Producción de productos químicos sostenibles

Sus antecedentes:

• La semihidrogenación electrocatalítica de alquinol ofrece una alternativa sostenible a la termocatálisis para la producción de alquenol.
• La composición del electrolito influye significativamente en el rendimiento del catalizador en las reacciones de semihidrogenación.
• La optimización de electrolitos para catalizadores industriales sigue siendo una estrategia poco explorada para la electrosíntesis.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo sistema de electrolitos para mejorar la selectividad del alquenol en la semihidrogenación electrocatalítica del alquinol.
• Investigar el impacto de un electrolito con disolvente dimetilsulfóxido (DMSO) en agua sobre los catalizadores de cobre.
• Demostrar la aplicabilidad industrial y la escalabilidad de la estrategia de electrolitos desarrollada.

Principales métodos:

• Electrosíntesis de alquinoles utilizando catalizadores de cobre en un electrolito con disolvente DMSO-agua.
• Comparación del rendimiento con electrolitos libres de DMSO a través de varias densidades de corriente.
• Estudios mecánicos que incluyen interacciones de enlaces de hidrógeno y análisis de especies superficiales.
• Prueba del electrolito con catalizadores comerciales y diversos alcinoles.
• Demostración a escala utilizando una pila de electrolizador a escala industrial.

Principales resultados:

• El electrolito DMSO-agua aumentó significativamente la selectividad del alquenol del 60-70% a más del 90% con una conversión al alquinol del ~100%.
• Se observó una ligera disminución de la velocidad de reacción debido a la disociación de agua inhibida.
• Los estudios mecanicistas indicaron que la supresión de la disociación del agua y la reducción de la cobertura de hidrógeno favorecen la producción de alquenol.
• La mejora de la selectividad fue consistente entre los catalizadores comerciales de cobre y varios alquinolos.
• Un electrolizador ampliado logró una conversión de ~96% y una selectividad de ~95%.

Conclusiones:

• Un electrolito cosolvente DMSO-agua es eficaz para promover una alta selectividad de alquenol durante la semihidrogenación electrocatalítica de alquinol.
• La estrategia de electrolitos mejora el rendimiento de los catalizadores industriales de cobre para la electrosíntesis sostenible de alquenol.
• Este trabajo proporciona una vía viable para la producción ecológica de alquenolos a escala industrial.