我校化學(xué)與材料學(xué)院“能源與環(huán)境催化”創(chuàng)新團隊致力于廣西豐富的甘蔗渣等農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物的高值化利用，基于電場作用下自由基介導(dǎo)的催化反應(yīng)開展了調(diào)控機制研究，近期在電催化解聚木質(zhì)素領(lǐng)域取得新進(jìn)展，以南寧師范大學(xué)為唯一完成單位，在中科院一區(qū)TOP期刊上連續(xù)發(fā)表3篇相關(guān)研究論文。
團隊以高效催化斷裂木質(zhì)素中最穩(wěn)定的C-O鍵和C-C鍵為目標(biāo)，旨在解決木質(zhì)素催化解聚效率低、選擇性差的科學(xué)難題。首先，創(chuàng)新性使用非金屬催化劑四丁基四氟硼酸銨(TBABF4)解聚木質(zhì)素及其模型化合物。通過調(diào)控電場，使TBABF4同步協(xié)同發(fā)揮了催化劑和電解質(zhì)的雙重作用，在空氣、室溫和低電流條件下，對α-O-4型木質(zhì)素模型分子的轉(zhuǎn)化率高達(dá)95.7 %，主要產(chǎn)物苯甲醛二甲縮醛的收率高達(dá)92.4 %。該工作以“The Efficient and Directional Electrocatalytic Depolymerization of α-O-4 Bond in Lignin by Auxiliary Electrolyte”為題發(fā)表于化學(xué)領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《Industrial Crops and Products》（中科院一區(qū)，IF=5.6）。
隨后，團隊進(jìn)一步探究了TBABF4催化解聚木質(zhì)素中Cα-Cβ的性能。通過實驗設(shè)計與優(yōu)化，在室溫、空氣和低電流條件下成功解聚了木質(zhì)素中最穩(wěn)定的Cα-Cβ鍵。該工作以“ Efficient Cleavage of Cα-Cβ Bonds in Lignin Using Tetrabutylammonium Tetrafluoroborate as Catalysts”為題發(fā)表于化學(xué)領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《Journal of Colloid And Interface Science》（中科院一區(qū)，IF=9.4）。
最后團隊巧妙利用氯離子和鈉離子電導(dǎo)率高、離子遷移速率快的結(jié)構(gòu)特點，并有效利用電場定向調(diào)控生成高活性的氯自由基，設(shè)計出氯化鈉/甲醇(NaCl/MeOH)這一簡單體系，在室溫、空氣和低電流的溫和條件下，同步高效催化解聚了木質(zhì)素中的α-O-4鍵和Cα-Cβ鍵。該工作以“Study on the efficient electrocatalytic depolymerization of α-O-4 bond in lignin assisted by simple electrolyte”為題發(fā)表于化學(xué)領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（中科院一區(qū)，IF=7.7）。
依托上述研究內(nèi)容，團隊還申請2項發(fā)明專利，獲1項批自治區(qū)級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，并在中國國際大學(xué)生創(chuàng)新大賽（2024）國賽中獲得銅獎1項，自治區(qū)級金獎1項，上述工作分別由我校碩士研究生李忠軻、張宏喜教授為第一作者，韋良、楊晶博士為通訊作者，楊顯德、黃俊和李猛博士參與完成。本研究得到國家自然科學(xué)基金、廣西科技重大專項、廣西自然科學(xué)基金等項目的資助。
