The Crucial Role of Oxygen Evolution Reaction in Electrocatalytic Oxidative C─C Bond Cleavage in Lignin Biomass Valorization

解聚 木质素 键裂 化学 氧气 电催化剂 苯甲酸 析氧 有机化学 催化作用 电化学 电极 物理化学
作者
Jingxuan Zhang,Wenjing Bai,Jianing Xu,Ao Zhou,Jialin Fan,Junlu Bi,Qingguo Zhou,Liyuan Gong,Yongzhuang Liu,Shuo Dou,Haipeng Yu,Shuangyin Wang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:137 (32)
标识
DOI:10.1002/ange.202510437
摘要

Abstract The electrocatalytic oxidative cleavage of the C─C bond is highly effective for converting lignin biomass into high‐value‐added aromatic chemicals. However, the oxygen evolution reaction (OER) at applied oxidative potential usually competes in the aqueous environment. In this study, we found that OER does not entirely hinder the cleavage process but rather acts as a synergistic catalytic step. By using defect‐rich carbon nanotubes as the electrocatalyst and combining experimental and theoretical analysis, we found that the reactive oxygen species (O 2 − ) formed before *O 2 desorption serve as the key oxygen source. These species could interact with the enolate intermediate of lignin, which facilitates the in situ production of aromatic compounds. Under the optimal potential of 0.5 V versus Ag/AgCl, 98.8% of 2‐phenoxyacetophenone is converted into phenol and benzoic acid via C α ─C β bond cleavage, with yields of 62.31% and 43.42%, respectively. Additionally, the depolymerization of quasi‐natural poplar lignin achieves a total monomer yield of up to 12.41 wt%. This study provides new mechanistic insights into C α ─C β bond cleavage during electrocatalytic lignin depolymerization under alkaline conditions, contributing to efficient biomass valorization.
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