C-C 键的选择性裂解是木质素降解以获得高附加值芳香化合物的关键和挑战。因此，电催化氧化凭借温和的反应条件，被认为是一种有前途的技术。然而，现有的用于 C-C 键氧化裂解的电催化剂（传统的块体金属和金属氧化物）存在选择性差和产率低的问题。

有鉴于此，清华大学王定胜教授和段昊泓副教授、中科院大连化学物理研究所张江威等人，设计制备了一种新型的N掺杂CNT锚定原子分散的Pt-N₃C₁位点电催化剂，用于木质素模型中选择性C_α-C_β键氧化裂解。

本文要点

1）通过逐步聚合-碳化-静电吸附策略构建的氮掺杂碳纳米管（Pt₁/N-CNTs）上的原子级 Pt-N₃C₁ 位点在 β-O-4 模型化合物中对 C_α-C_β 键裂解具有高活性和选择性。

2）Pt₁/N-CNTs表现出 99% 的底物转化率和 81% 的苯甲醛产率。此外， 0.41 wt % Pt 的Pt₁/N-CNTs 的苯甲醛产率比块状 Pt 电极（100 wt% Pt）和商业 Pt/C 催化剂（20 wt % Pt ）高。

3）实验研究和密度泛函理论 (DFT) 计算表明，Pt₁/N-CNTs 的优异性能来源于原子分散的 Pt-N₃C₁ 位点促进了 C_β 自由基中间体的形成，进一步诱导自由基/自由基偶联，从而实现断裂 C_α-C_β 键。

总之，该工作通过绿色和可持续的电化学途径，以超低贵金属用量为木质素应用开辟了新的方向。

参考文献：

Tingting Cui, et al. Atomically Dispersed Pt–N₃C₁ Sites Enabling Efficient and Selective Electrocatalytic C–C Bond Cleavage in Lignin Models under Ambient Conditions. J. Am. Chem. Soc., 2021.

DOI: 10.1021/jacs.1c02328

https://doi.org/10.1021/jacs.1c02328