Um avanço na eletrooxidação do propileno

31 de maio de 2023

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pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Geng Zhigang da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) projetou um catalisador molecular que pode sofrer interconversão dinamicamente reversível para a eletrooxidação de propileno em 1,2-propileno glicol. Este trabalho foi publicado no Journal of the American Chemical Society.

O 1,2-propileno glicol (PG) é um importante material químico. A produção tradicional de PG inclui a oxidação do propileno em óxido de propileno e a hidrólise do óxido de propileno em PG. Neste processo, cloro altamente poluente é usado como oxidante e a hidrólise do óxido de propileno requer altas temperaturas ou condições ácidas.

Por outro lado, a eletrooxidação de propileno em 1,2-propanodiol em uma etapa não apenas simplifica o processo de produção, mas também evita o uso de cloro gasoso usando água como fonte de oxigênio, reduzindo a poluição e o custo de energia.

Na eletrooxidação do propileno em PG, a geração de *OH e o acoplamento de *OH e propileno são duas etapas principais. A forte adsorção do catalisador a *OH favorece a dissociação de H2O em *OH, enquanto a adsorção fraca favorece o acoplamento de *OH e propileno. Tal processo resulta em uma relação de escalonamento da energia de ligação do *OH sobre os catalisadores, restringindo severamente as performances catalíticas para a eletrooxidação do propileno.

Os pesquisadores projetaram um catalisador molecular Agpyrazole (AgPz) com uma estrutura de interconversão dinamicamente reversível. Devido à ligação de hidrogênio entre NH pirrólico e *OH, AgPz com estrutura de NH pirrólico tem forte adsorção a *OH, promovendo a dissociação da água para formar *OH. A estrutura do NH pirrólico é propensa à desprotonação, que forma vacâncias de H e leva à perda de ligações de hidrogênio. AgPz com estruturas de vacância de H têm adsorção mais fraca a *OH, que por sua vez acelera o acoplamento de *OH e propileno.

Posteriormente, a vacância de H se recombina com o hidrogênio, reformando o AgPz com uma estrutura de NH pirrólico. A interconversão dinâmica leva a uma energia de ligação variável de *OH sobre AgPz, que quebra a relação de escala e aumenta efetivamente a eletrooxidação do propileno.

A avaliação de desempenho mostrou que em um potencial de trabalho de 2,0 V versus eletrodo Ag/AgCl, as taxas de rendimento de PG usando AgPz como catalisador atingiram 288,9 mmol gcat-1 h-1, o que é mais de uma ordem de grandeza maior que a taxa mais alta anterior .

Mais Informações: Jingwen Ke et al, Interconversão dinamicamente reversível de catalisadores moleculares para eletrooxidação eficiente de propileno em propilenoglicol, Jornal da American Chemical Society (2023). DOI: 10.1021/jacs.3c00660

Informações do jornal:Jornal da Sociedade Química Americana

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