Understanding Acidity of Molten Salt Hydrate Media for Cellulose Hydrolysis by Combining Kinetic Studies, Electrolyte Solution Modeling, Molecular Dynamics Simulations, and <sup>13</sup>C NMR Experiments
Notice bibliographique
Résumé
Depolymerization of lignocellulosic biomass in concentrated metal salts and more specifically in acidified LiBr molten salt hydrate (AMSH) results in high glucose yields at low acid concentrations, low temperatures, and very short times with potentially considerable economic benefits. However, our understanding of this promising medium is limited. Here, we study the effect of different LiBr concentrations on acidity and hydrolysis of cellobiose, a cellulose surrogate molecule, in dilute H2SO4 solutions. We use thermodynamic modeling to predict the H+(hydron) activity and the speciation and correlate these with the experimentally measured reaction rates. We find that the main contribution of the salt to the reactivity stems from the dramatic increase in H+ activity and secondary to an interaction of salt with the acid species that effectively renders the inorganic acid very strong. We perform molecular dynamics simulations and reveal that the increased hydron activity can be attributed to the decrease in the number of water molecules in the hydron solvation shell upon salt addition. Additionally, we extend the analysis to other salts and acids, concluding that the effects of different cations, anions, and acids in cellobiose hydrolysis likewise can be attributed to primarily changes in acidity. A key physicochemical descriptor of various salts is their enthalpy of dissolution. Finally, we explore the use of 13C NMR spectroscopy to estimate the pH of AMSH solutions.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».