Urchin-like Nb2O5 hollow microspheres enabling efficient and selective photocatalytic C–C bond cleavage in lignin models under ambient conditions

解聚 键裂 光催化 氧合物 木质素 化学 劈理(地质) 光化学 选择性 催化作用 化学工程 有机化学 材料科学 断裂(地质) 工程类 复合材料
作者
Huan Chen,Donghui Hong,Kun Wan,Junjie Wang,Bo Niu,Yayun Zhang,Donghui Long
出处
期刊:Chinese Chemical Letters [Elsevier BV]
卷期号:33 (9): 4357-4362 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.cclet.2021.11.084
摘要

Selective cleavage of robust C−C bonds to harvest value-added aromatic oxygenates is an intriguing but challenging task in lignin depolymerization. Photocatalysis is a promising technology with the advantages of mild reaction conditions and strong sustainability. Herein, we show a novel urchin-like Nb2O5 hollow microsphere (U-Nb2O5 HM), prepared by one-pot hydrothermal method, are highly active and selective for Cα−Cβ bond cleavage of lignin β-O-4 model compounds under mild conditions, achieving 94% substrate conversion and 96% C−C bond cleavage selectivity. Systematic experimental studies and density functional theory (DFT) calculations revealed that the superior performance of U-Nb2O5 HMs arises from more exposed active sites, more efficient free charge separation and the active (001) facet, which facilitates the activation of Cβ−H bond of lignin models and generate key Cβ radical intermediates by photogenerated holes, further inducing the Cα−Cβ bond cleavage to produce aromatic oxygenates. This work could provide some suggestions for the fabrication of hierarchical photocatalysts in the lignin depolymerization system.
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