电化学-化学串联催化高效裂解木质素β-O-4键实现超高法拉第效率

《Advanced Materials》：Enhancing β-O-4 Linkage Cleavage with Ultrahigh Faradaic Efficiency via Electrochemical–Chemical Tandem Catalysis for Lignin Valorization

为解决木质素电催化裂解中法拉第效率(FE)低、氧化电位高和机制不明等难题，研究人员开发了Au/CuO纳米催化剂驱动的电化学-化学串联催化体系。该研究通过两步串联机制实现2-苯氧基-1-苯乙醇(PPE)高效转化：电催化Cα─OH脱氢后自发发生Cα─Cβ断裂，在0.95VRHE下获得99.2%苯酚产率和74.7%的创纪录FE，并成功应用于有机溶剂木质素(OL)解聚。

　　

这项突破性研究揭示了木质素β-O-4键电催化裂解的新机制。在温和碱性条件下，金纳米颗粒修饰的氧化铜(Au/CuO)催化剂展现出非凡性能：金纳米颗粒专攻C_α─OH基团的电化学脱氢，而CuO基底则负责捕获2-苯氧基-1-苯乙醇(PPE)分子。就像精密配合的分子剪刀，先通过电催化脱掉氢原子，随后C_α─C_β键就像被施了魔法般自动断裂。这种串联催化策略在0.95V_RHE的温和条件下，就实现了近乎定量的苯酚产率(99.2%)和80.2%的苯甲酸产率，更创下74.7%的法拉第效率(FE)新纪录。研究团队还将这把"分子剪刀"成功应用于有机溶剂木质素(OL)的解聚，为生物质资源的高值化利用开辟了新途径。整个催化过程就像精心编排的分子芭蕾，每个步骤都精准配合，最终实现木质素大分子的高效拆解。