La conversión de abundante biomasa y sus derivados en combustibles y productos químicos de alto valor añadido se prevé como una vía verde prometedora para reducir nuestra dependencia de los recursos fósiles convencionales. Entre ellos, la pirólisis de lignocelulosa se ha convertido en un medio ecológico y económico para la producción en masa de bioaceites para sustituir los combustibles fósiles. Sin embargo, debido al rico contenido de oxígeno, los bioaceites obtenidos poseen una densidad energética relativamente baja y podrían dañar los motores. Por lo tanto, la hidrodesoxigenación catalítica (HDO) se ha empleado para mejorar los bioaceites con alta densidad energética mediante la eliminación selectiva del contenido de oxígeno.

Como producto de pirólisis directa de lignocelulosa, la vainillina se puede actualizar a 2-metoxi-4-metilfenol (MMP) a través de HDO. El MMP obtenido tiene amplias aplicaciones no solo como combustible de alta densidad energética sino también como un intermedio importante para sintetizar fármacos y fragancias. Por lo tanto, Se requiere el desarrollo de catalizadores metálicos no preciosos eficientes capaces de HDO selectivamente de vainillina a MMP en agua.

El efecto sinérgico de los catalizadores basados ​​en nanopartículas aleadas (NP) se ha utilizado ventajosamente para mejorar drásticamente el rendimiento del catalizador para mejorar la biomasa y los derivados de la biomasa a productos químicos y combustibles de alto valor. En general, los metales del grupo VIII (Ni, Ru Rh, Pd, Pt) poseen altas actividades catalíticas para la hidrogenación de enlaces C =C insaturados y enlaces C =O. Por esta razón, Los catalizadores no preciosos a base de Ni se han empleado ampliamente para catalizar reacciones de HDO, pero exhibiendo selectividad limitada hacia productos libres de oxígeno. Para mejorar la actividad de desoxigenación y la selectividad de los catalizadores a base de Ni, aliar Ni con otros metales para formar NP de aleación es una estrategia eficaz.

Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el profesor Huijun Zhao del Instituto de Física del Estado Sólido, HFIPS, CAS, China informa sobre la síntesis controlable de NP de aleación de Ni-Co bien definidas confinadas por nanotubos de carbono dopados con N (N-CNT) y su aplicación como un catalizador HDO eficiente para transformar la vainillina, sus derivados y otros aldehídos aromáticos a las correspondientes MMP y productos desoxigenados. Los resultados experimentales demuestran que el catalizador NPs de aleación de Ni-Co sintetizado (NiCo @ N-CNTs / CMF) puede convertir completamente la vainillina en MMP con una selectividad del 100% en condiciones de reacción suaves, superando los catalizadores HDO no preciosos de alto rendimiento reportados. Impresionantemente el catalizador exhibe un excelente rendimiento catalítico de HDO hacia un amplio espectro de derivados de vainillina y otros aldehídos aromáticos con una eficiencia de conversión del 100% y una alta selectividad (91,5% a 100%). Los cálculos de DFT y los resultados experimentales confirman que el excelente rendimiento catalítico de HDO logrado se debe a la adsorción selectiva y la activación de C =O, muy promovidas. y desorción de las especies de hidrógeno activadas por el sinergismo de las NP de Ni-Co aleadas. Los hallazgos de este trabajo proporcionan una nueva estrategia para diseñar y desarrollar catalizadores eficientes basados ​​en metales de transición para reacciones de HDO en agua.

Los resultados fueron publicados en Revista china de catálisis .