​AM: 用于正极有机电合成的自支撑金属泡沫催化剂

有机电合成目前因其具有使化学过程可持续发展为增值产品的潜力而受到重新关注，但仍存在些许挑战:对于在质子介质中进行的还原性转化，一个固有的问题是金属正极材料的选择有限，这些材料可以有效地抑制析氢副反应(HER)，同时保持对目标有机电反应的高活性。目前的发展趋势是避免以前使用的HER抑制元素(Cd、Hg和Pb)，因为它们具有毒性。

在此，美因茨大学S. R Waldvogel团队报告了低铅含量的高孔泡沫型二元和三元电催化剂的合理设计，使用肟到腈的转化作为与精细化学品合成相关的模型反应，在有机电还原中测试了优化的正极。

将它们的电催化性能与 CuSn₇Pb₁₅ 青铜合金模型进行比较，后者最近被认可为裸铅电极的最佳正极替代品。所有开发的金属泡沫催化剂在化学产率和能量效率方面均优于裸铅和 CuSn₇Pb₁₅ 基准。此外，分别通过 ICP-MS 和 SEM 对粗电解质混合物和正极表面进行电解后分析，揭示了泡沫催化剂具有较高的耐正极腐蚀性。

图1. 动态氢气泡模板 (DHBT)

总之，该工作通过DHBT方法开发了新型的含铅金属泡沫型电极。这些材料具有较大的比表面积、高度的未协调活性位点和复杂的结构，从而使反应物或中间物种在长时间停留时能够得到有利限制。

此外，将材料进行了有机电还原试验，使用肟转化成与合成精细化学品相关的腈。它们的电催化性能与 CuSn₇Pb₁₅ 铅合金模型形成对比，后者最近被认为是裸铅电极的最佳正极替代品。分别通过 ICP-MS 和 SEM 对粗电解混合物和正极表面进行电解后分析，以评估它们可能的降解。

图2. 顶视图SEM-EDS制备的铅泡沫Cu21Pb61O18和Cu28Sn26Pb37O9显微照片

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