有機(jī)電合成目前因其具有使化學(xué)過(guò)程可持續(xù)發(fā)展為增值產(chǎn)品的潛力而受到重新關(guān)注，但仍存在些許挑戰(zhàn):對(duì)于在質(zhì)子介質(zhì)中進(jìn)行的還原性轉(zhuǎn)化，一個(gè)固有的問(wèn)題是金屬正極材料的選擇有限，這些材料可以有效地抑制析氫副反應(yīng)(HER)，同時(shí)保持對(duì)目標(biāo)有機(jī)電反應(yīng)的高活性。目前的發(fā)展趨勢(shì)是避免以前使用的HER抑制元素(Cd、Hg和Pb)，因?yàn)樗鼈兙哂卸拘浴?/span>

在此，美因茨大學(xué)S. R Waldvogel團(tuán)隊(duì)報(bào)告了低鉛含量的高孔泡沫型二元和三元電催化劑的合理設(shè)計(jì)，使用肟到腈的轉(zhuǎn)化作為與精細(xì)化學(xué)品合成相關(guān)的模型反應(yīng)，在有機(jī)電還原中測(cè)試了優(yōu)化的正極。

將它們的電催化性能與 CuSn₇Pb₁₅ 青銅合金模型進(jìn)行比較，后者最近被認(rèn)可為裸鉛電極的最佳正極替代品。所有開(kāi)發(fā)的金屬泡沫催化劑在化學(xué)產(chǎn)率和能量效率方面均優(yōu)于裸鉛和 CuSn₇Pb₁₅ 基準(zhǔn)。此外，分別通過(guò) ICP-MS 和 SEM 對(duì)粗電解質(zhì)混合物和正極表面進(jìn)行電解后分析，揭示了泡沫催化劑具有較高的耐正極腐蝕性。

圖1. 動(dòng)態(tài)氫氣泡模板 (DHBT)

總之，該工作通過(guò)DHBT方法開(kāi)發(fā)了新型的含鉛金屬泡沫型電極。這些材料具有較大的比表面積、高度的未協(xié)調(diào)活性位點(diǎn)和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，從而使反應(yīng)物或中間物種在長(zhǎng)時(shí)間停留時(shí)能夠得到有利限制。

此外，將材料進(jìn)行了有機(jī)電還原試驗(yàn)，使用肟轉(zhuǎn)化成與合成精細(xì)化學(xué)品相關(guān)的腈。它們的電催化性能與 CuSn₇Pb₁₅ 鉛合金模型形成對(duì)比，后者最近被認(rèn)為是裸鉛電極的最佳正極替代品。分別通過(guò) ICP-MS 和 SEM 對(duì)粗電解混合物和正極表面進(jìn)行電解后分析，以評(píng)估它們可能的降解。

圖2. 頂視圖SEM-EDS制備的鉛泡沫Cu21Pb61O18和Cu28Sn26Pb37O9顯微照片

Self-Standing Metal Foam Catalysts for Cathodic Electro-Organic Synthesis, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202307461