Sustainable Adipic Acid Production via Paired Electrolysis of Lignin-Derived Phenolic Compounds with Water as Hydrogen and Oxygen Sources

化学 催化作用 电解 产量(工程) 有机溶剂 己二酸 无机化学 有机化学 电解质 电极 物理化学 冶金 材料科学
作者
Fulai Liu,Xutao Gao,Zhengxiao Guo,Edmund C. M. Tse,Yong Chen
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (22): 15275-15285 被引量:70
标识
DOI:10.1021/jacs.4c02835
摘要

Adipic acid (AA) is an important feedstock for nylon polymers and is industrially produced from fossil-derived aromatics via thermocatalysis. However, this process consumes explosive H 2 and corrosive HNO 3 as reductants and oxidants, respectively. Here, we report the direct synthesis of AA from lignin-derived phenolic compounds via paired electrolysis using bimetallic cooperative catalysts. At the cathode, phenol is hydrogenated on PtAu catalysts to form ketone-alcohol (KA) oil with 92% yield and 43% Faradaic efficiency (FE). At the anode, KA is electrooxidized into AA on CuCo 2 O 4 catalysts, achieving a maximum of 85% yield and 84% FE. Experimental and theoretical studies reveal that the excellent catalytic activity can be ascribed to the enhanced absorption and activation capability of reactants on the bimetallic cooperative catalysts. A two-electrode flow electrolyzer for AA synthesis realizes a stable electrolysis at 2.5 A for over 200 h as well as 38.5% yield and 70.2% selectivity. This study offers a green and sustainable route for AA synthesis from lignin via paired electrolysis.
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