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電化學有機物合成反應允許直接在電極表面發生反應，避免使用有毒有害的氧化還原試劑，并且調控施加電位可靈活改變活性有機化合物，引起了人們廣泛的關注。CO₂的電化學羧化已被確定為獲得高附加值羧酸的最可持續和最有效的方法之一。值得注意的是，1,3-二烯電羧化生成二元酸，如己二酸，這是最重要的工業化學品之一，已成為電化學有機合成幾十年來的熱門話題。但是1,3-二烯電羧化反應仍然需要高壓CO₂，而且通常采用金屬均相催化劑。同時，在電羧化過程中也得到了一些副產物，包括單羧酸鹽和二聚體，這嚴重限制了反應的選擇性。因此，開發一條溫和的路線來獲得高選擇性的二元酸產物對1,3-二烯與CO₂的電化學羧化反應具有重要意義。

近日，江南大學張穎課題組利用一個簡單的一步氫氣泡電沉積技術，在泡沫鎳(NF)上直接合成了CoFeP雙金屬磷化物。該催化劑能夠在溫和的條件下催化1,3-二烯與CO₂生成多碳(C₆₊)二元酸，而不添加任何化學計量的金屬還原劑何和施加高壓環境。實驗結果表明，使用CoFeP催化劑作為陰極，丙二酸產品的收率高達61.9%，1,3-二烯的轉化率為81%。此外，與CoP/NF和FeP/NF材料相比，CoFeP/NF電極中Co和Fe之間的協同作用促使電子轉移以使得更快地完成基底的轉變和活化，拉曼光譜、XPS和電分析實驗證明了這一點。

值得注意的是，使用CoFeP/NF材料在商業流動池中進行了克級規模的二元酸合成反應，得到丙二酸的產率為72.9% (1.08 g)，一元羧酸的產率為7.5% (0.09 g)，顯示了CoFeP/NF材料在工業CO₂與烯烴電羧化反應中的實際應用潛力。機理研究結果顯示，CoFeP催化劑中Co和Fe協同活化1,3-二烯，促進其生成陰離子自由基，然后與CO₂發生羧化反應，進一步發生電子轉移生成最終羧化產物。

此外，該項工作所提到的適用于1,3-二烯電化學羧化的陰極材料的設計策略對開發有前景的新型多相電催化劑具有指導意義，可用于將烯烴和CO₂電化學羧基化為長鏈酸。

Synergistic effects of Co–Fe boosts the transformation of CO₂ into C₆₊ dicarboxylic acids up to gram-scale under mild conditions. ACS Catalysis, 2024. DOI: 10.1021/acscatal.3c05395

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江南大學ACS Catalysis：Co-Fe協同作用立大功，實現溫和條件下促進CO2轉化為C6+二元酸

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