Exploring the continuous cleavage-oxidation mechanism of the catalytic oxidation of cellulose to formic acid: A combined experimental and theoretical study

甲酸 化学 催化作用 纤维素 键裂 部分 催化氧化 有机化学 光化学
作者
Gui-Hua Wei,Tiecheng Lu,Haiyan Liu,Jiao-Xuan Bai,Qian Wang,Guangyue Li,Yinghua Liang
出处
期刊:Fuel [Elsevier]
卷期号:341: 127667-127667 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.fuel.2023.127667
摘要

Catalytic oxidation of cellulose using O2 in aqueous solution shows important potential in the production of formic acid, an important industrial chemical as well as a promising hydrogen storage material. However, the microscopic oxidation mechanism is unclear due to the challenges in observing the cleavage of chemical bonds and the formation of transient intermediates and radicals. In this work, a combination of experimental and theoretical methods has been used to explore the catalytic oxidation mechanism of cellulose to formic acid. In the oxidation of cellulose, hydrogen cation plays a catalytic role and a decrease in pH improves the transformation with 57.7% formic acid obtained. Based on the model compound experiments, intermediate detection, molecular dynamics simulation, and density functional theory calculation, a mechanism is proposed, in which polyhydroxy aldehydes generated by cellulose hydrolysis undergo a continuous carbon–carbon bond cleavage-oxidation reaction to form formic acid with aldehyde moiety as the direct precursor. Acid has a catalytic effect on the cleavage-oxidation reaction of carbon–carbon bonds, reducing the energy barrier of carbon–carbon bond cleavage through generating epoxy intermediates. The aldehyde moieties are kept at an appreciable concentration, thereby increasing the yield of formic acid. Moreover, it is confirmed that the carboxyl moiety obtained by the oxidation of aldehyde is the precursor of the by-product CO2. These findings provide an in-depth insight into the production of bio-chemicals through carbon–carbon bond cleavage and a theoretical support for further process optimization.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研通AI2S应助朱朱采纳,获得10
1秒前
AU完成签到 ,获得积分10
2秒前
尚影芷发布了新的文献求助10
3秒前
5秒前
欣喜若灵发布了新的文献求助30
5秒前
moonlight完成签到,获得积分10
5秒前
白凌风完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
布洛芬完成签到 ,获得积分10
10秒前
差劲先生发布了新的文献求助10
11秒前
啦啦啦完成签到 ,获得积分10
11秒前
JamesPei应助besatified采纳,获得10
11秒前
zy大章鱼完成签到,获得积分10
12秒前
芝诺的乌龟完成签到 ,获得积分0
12秒前
willllll完成签到 ,获得积分10
12秒前
绥遇则安完成签到 ,获得积分10
14秒前
可靠从云完成签到 ,获得积分10
15秒前
圆圆完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
清脆忆南完成签到 ,获得积分10
17秒前
迷路的海云完成签到 ,获得积分10
18秒前
qwe关闭了qwe文献求助
20秒前
20秒前
郭京京完成签到 ,获得积分10
20秒前
汪少侠完成签到,获得积分10
20秒前
嗯哼应助冲冲冲采纳,获得20
21秒前
又见白龙完成签到,获得积分10
21秒前
沉静富完成签到 ,获得积分10
21秒前
conghuang完成签到,获得积分10
21秒前
李ye发布了新的文献求助10
21秒前
yaoyaoyao完成签到 ,获得积分10
21秒前
lbx完成签到,获得积分10
22秒前
万能图书馆应助差劲先生采纳,获得10
22秒前
三年三班三井寿完成签到,获得积分10
22秒前
整齐冰凡完成签到 ,获得积分10
23秒前
嘀嘀哒哒完成签到,获得积分10
23秒前
besatified发布了新的文献求助10
24秒前
快乐的鱼完成签到,获得积分10
25秒前
既然寄了,那就开摆完成签到 ,获得积分10
26秒前
chen发布了新的文献求助10
26秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2000
Microlepidoptera Palaearctica, Volumes 1 and 3 - 13 (12-Volume Set) [German] 1122
Дружба 友好报 (1957-1958) 1000
The Data Economy: Tools and Applications 1000
Mantiden - Faszinierende Lauerjäger – Buch gebraucht kaufen 700
PraxisRatgeber Mantiden., faszinierende Lauerjäger. – Buch gebraucht kaufe 700
A Dissection Guide & Atlas to the Rabbit 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3099821
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2751309
关于积分的说明 7612489
捐赠科研通 2403104
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1275188
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 616293
版权声明 599053