L'elettro

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 8560 (2022) Citare questo articolo

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L'elettroossidazione degli alcoli nelle corrispondenti aldeidi ha suscitato enorme attenzione. Tuttavia, rimangono numerose sfide nell’esplorazione di sistemi catalitici con elevata efficienza di conversione e selettività. Considerando l’attenzione mondiale verso le strutture metallo-organiche (MOF) come eccezionali materiali cristallini porosi, molti chimici sono stati incoraggiati a utilizzarli nelle trasformazioni organiche. In questo studio, una nuova struttura organica di cobalto a forma di corallo è stata coltivata sulla superficie di un elettrodo di grafite funzionalizzato (Co-MOF/C) per fabbricare un efficiente elettrodo modificato negli alcoli di elettroossidazione. L'elettrodo Co-MOF/C modificato ha mostrato elevata stabilità, ampia area superficiale, pori ricchi e buona conduttività come elettrodo di lavoro desiderabile stabile all'acqua per l'ossidazione selettiva degli alcoli in aldeidi con rese da buone a eccellenti nell'ambito di un processo a diffusione controllata.

Le strutture metallo-organiche (MOF) sono una classe unica di complessi metallici polimerici ben ordinati con potenziali vuoti costituiti dalla coordinazione tra cluster/cationi metallici e linker organici multidentati, disposti in una vasta gamma di geometrie che offrono porosità e aree superficiali interne sostanzialmente elevate1 . Ad oggi, un'ampia gamma di MOF è stata sintetizzata utilizzando diverse tecniche, come idrotermale2, solvotermico3, sono-chimico4, assistito da microonde5, epitassia in fase liquida6, meccanochimico7 e, recentemente, approcci elettrochimici8. La sintesi solvotermica convenzionale dei MOF viene effettuata a pressione atmosferica e temperature inferiori rispetto al metodo idrotermale, consentendo una sintesi a diffusione controllata. Le caratteristiche modificabili dei MOF, quali porosità, topologia e funzionalità9, hanno portato alla loro diversità strutturale e chimica e, di conseguenza, hanno sviluppato in modo significativo la loro applicazione in una varietà di campi, tra cui somministrazione di farmaci10, purificazione e separazione11, stoccaggio di gas12, raccolta della luce13 , accumulo di energia14, materiali magnetici15, rilevamento chimico16 e catalisi17. Più recentemente, i MOF sono stati utilizzati per modificare gli elettrodi di lavoro da impiegare nell'analisi voltametrica di specie organiche e inorganiche. La maggiore capacità di assorbimento degli elettrodi modificati con MOF potrebbe portare a un maggiore accumulo delle specie di analiti target, offrendo numerosi vantaggi come elevata selettività, limiti di rilevamento eccezionalmente bassi e determinazione simultanea di più analiti18. Tuttavia, nonostante i molti tentativi fatti per utilizzare i MOF come modificatore di elettrodi, ci sono ancora informazioni limitate sulla selettività, conduttività e stabilità dei MOF nel mezzo di lavoro19 e, pertanto, la ricerca per elettrodi efficienti modificati con MOF è ancora in corso. è ancora un compito impegnativo.

La funzionalizzazione chimica della superficie dell'elettrodo è essenziale per produrre legami forti, personalizzare le proprietà dell'interfaccia (spaziatura corretta, orientamento, densità superficiale e stabilità) e promuovere un adeguato ancoraggio di molecole bersaglio di diversa natura e struttura come biomacromolecole, polimeri, e nanoparticelle sulla superficie20. Pertanto, un controllo ragionevole a questo livello iniziale gioca un ruolo chiave nelle prestazioni degli elettrodi modificati finali. Tra i vari approcci di funzionalizzazione superficiale, la riduzione dei sali di arildiazonio è stata considerata una metodologia semplice, rapida e versatile che consente un forte legame covalente di varie funzioni elettroattive chimiche su un substrato conduttivo modificando i sostituenti dell'anello arilico21. Inoltre, gli elettrodi funzionalizzati risultanti hanno mostrato resistenza al calore, agli ultrasuoni e alla degradazione chimica22. Sono state impiegate molte strategie diverse per l'innesto di derivati ​​arilici23, tra cui elettrochimica, fotochimica, microonde, ultrasuoni e riduzione mediante agenti chimici, mentre il metodo elettrochimico è diventato la scelta preferita poiché il processo di deposizione potrebbe essere facilmente controllato e adattato al substrato24. In generale, l'elettroriduzione dei sali di arildiazonio comporta la formazione concertata di radicali arilici in prossimità dell'elettrodo e l'eliminazione del diazoto durante la riduzione. Successivamente, i radicali arilici altamente reattivi possono creare un legame covalente con la superficie dell'elettrodo o con porzioni già innestate. Di conseguenza, l'elettroinnesto di porzioni ariliche può essere diretto verso la sintesi di monostrati ben ordinati o multistrati disordinati regolando le condizioni sperimentali25.