Un gran avance en la electrooxidación del propileno

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Geng Zhigang de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) ha diseñado un catalizador molecular que puede someterse a un proceso de conversión reversible dinámico para la oxidación electroforética de propileno a 1,2-propilenglicol. Este trabajo fue publicado en Revista de la Sociedad Química Estadounidense.

El 1,2-propilenglicol (PG) es un químico importante. La producción convencional de PG implica la oxidación de propileno a óxido de propileno y la hidrólisis de óxido de propileno a PG. En este proceso se utiliza cloro altamente contaminante como oxidante y la hidrólisis del óxido de propileno requiere una alta temperatura o condición ácida.

Por el contrario, la electrooxidación en un solo paso del propileno a 1,2-propanodiol no solo simplifica el proceso de producción, sino que también evita el uso de cloro gaseoso al usar agua como fuente de oxígeno, lo que reduce la contaminación y el costo de la energía.

En la electrooxidación de propileno a PG, la generación de *OH y el acoplamiento de *OH a propileno son dos pasos principales. La fuerte adsorción del catalizador a *OH ayuda a la disociación de H₂O a *OH, mientras que la adsorción débil favorece el acoplamiento de *OH y propileno. Este proceso da como resultado una relación de escala de la energía de enlace de *OH en los catalizadores, lo que limita severamente el rendimiento catalítico de la oxidación electrolítica del propileno.

Los investigadores diseñaron un catalizador molecular Ag pirazol (AgPz) con una estructura de conversión interna dinámicamente reversible. Debido al enlace de hidrógeno entre NH pirrólico y *OH, AgPz con estructura NH pirrólica tiene una fuerte adsorción de *OH, lo que promueve la disociación del agua para formar *OH. La estructura termonuclear de NH es propensa a la desprotonación, lo que forma vacantes de H y conduce a la pérdida de enlaces de hidrógeno. AgPz con estructuras vacantes de H tiene una adsorción más débil de *OH, lo que a su vez acelera el acoplamiento de *OH y propileno.

Posteriormente, la vacante de H se recombina con el hidrógeno, lo que conduce a la reformación de AgPz con la estructura pirrólica NH. La conversión interfacial dinámica conduce a una energía de enlace variable de *OH en AgPz, lo que rompe la relación de escala y aumenta efectivamente la electrooxidación del propileno.

La evaluación del desempeño mostró que a un voltaje de trabajo de 2,0 V contra un electrodo de Ag/AgCl, las tasas de rendimiento de PG usando AgPz como catalizador alcanzaron los 288,9 mmol g._gato^-1 h^-1que es más de un orden de magnitud superior al máximo anterior.