Distillery‐Waste‐Derived C‐SiO2 Catalyst Support Reinforces Phenol Adsorption and Selective Hydrogenation

苯酚 环己醇 催化作用 化学 吸附 活性炭 有机化学 化学工程 工程类
作者
Xiuzhen Xu,Weiqin Feng,Xudong Liu,Zhicheng Jiang,Bi Shi
出处
期刊:Chemsuschem [Wiley]
标识
DOI:10.1002/cssc.202401910
摘要

Selective hydrogenation of lignin‐derived phenolic compounds is an essential process for developing the sustainable chemical industry and reducing dependence on nonrenewable resources. Herein, a composite C‐SiO2 material (DGC) was prepared via the stepwise pyrolysis and steam activation of the distiller’s grains, a fermentation solid waste from the Baijiu industry. After Ru loading, Ru/DGC was used for the catalytic hydrogenation of phenol to cyclohexanol. Steam activation remarkably increased the hydrophilicity and specific surface area of DGC and introduced oxygen‐containing functional groups on the surface of DGC, promoting the adsorption of Ru3+. Furthermore, the steam activation of DGC promoted the graphitization of the carbon matrix and formed Si‐H/Si‐OH bonds on the SiO2 surface. The benzene ring of phenol interacted with the carbon matrix via π–π stacking, and the hydroxyl group of phenol interacted with SiO2 via hydrogen bonding. The synergistic interactions of phenol at the C‐SiO2 interface enhanced phenol adsorption to promote the hydrogenation. Consequently, 100% of phenol was hydrogenated to cyclohexanol at 60 °C within 30 min. Furthermore, the optimized catalyst exhibited high activity for phenol hydrogenation even after four reuse cycles. The outstanding stability of the catalyst and its requirement for mild reaction conditions favor its large‐scale industrial applications.
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