Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2024

Ключевые слова: birch wood, hafnium, fractionation, hydrogenation, древесина березы, гафний, фракционирование, гидрирование

Аннотация: A novel bifunctional catalyst based on Ni supported on hafnium oxide was prepared to depolymerise birch wood lignin. A native lignin fraction of birch wood was promptly depolymerised into valuable phenolic monomers, enriched with propenylsyringol through one-pot catalytic reductive fractionation at 225 °C, and 4 MPa H₂ during 3 hours. The yield of liquid products increased from 23 to 37 wt.% under the hydrogenation in the presence of catalyst. Detailed Brunauer-Emmett-Teller, рН of the point of zero charge, and X-ray photoelectron spectroscopy investigations revealed that the metal-acid synergistic effect in the presence of acid sites and of both Ni²⁺ and Ni⁰ were responsible for the breaking of C-C bond, ester and ether linkages bonds in lignin. Moreover, modifying catalyst by phosphoric acid generated propenylsyringol in higher yield. Overall, this report highlighted the potential of the simple preparation strategy of the bifunctional catalyst based on Ni supported on acidic HfO2 to depolymerize wood lignin and proposed possible mechanism for reductive catalytic fractionation of birch wood biomass. Новый бифункциональный катализатор на основе Ni, нанесенного на оксид гафния, был использован для деполимеризации лигнина древесины березы. Фракция нативного лигнина древесины березы быстро деполимеризовалась в ценные фенольные мономеры, обогащенные пропенилсиринголом посредством one-pot каталитического восстановительного фракционирования при 225 °C и 4 МПа H₂ в течение 3 часов. При гидрировании в присутствии катализатора выход жидких продуктов увеличился с 23 до 37 мас.%. Подробные исследования методами Брунауэра- Эммета-Теллера, рН точки нулевого заряда и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии показали, что синергетический эффект в присутствии кислотных и металлических центров, таких как Ni²⁺ и Ni⁰, способствовал разрыву C-C связей, сложноэфирных и эфирных связей в лигнине. Более того, модификация катализатора фосфорной кислотой способствовала генерированию пропенилсирингола с более высоким выходом. В целом эти исследования демонстрируют потенциал простого метода приготовления бифункционального катализатора на основе Ni, нанесенного на кислотный HfO2, для деполимеризации древесного лигнина и предлагают возможный механизм восстановительного каталитического фракционирования биомассы древесины березы.

Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Химия

Выпуск журнала: Т. 17, № 4

Номера страниц: 516-527

ISSN журнала: 19982836

Место издания: Красноярск

Издатель: Сибирский федеральный университет

• Xiaomin Li (Siberian Federal University)
• Miroshnikova Angelina V. (Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center of the SB RAS”)
• Kazachenko Aleksandr S. (Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center of the SB RAS”)
• Ovchinnikova Tatyana G. (Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center of the SB RAS”)
• Kuznetsov Boris N. (Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center of the SB RAS”)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК