전기

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 8560(2022) 이 기사 인용

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알코올을 해당 알데히드로 전기산화하는 것은 엄청난 주목을 받았습니다. 그러나 높은 전환 효율과 선택성을 갖춘 촉매 시스템을 탐색하는 데는 많은 과제가 남아 있습니다. 뛰어난 결정질 다공성 물질인 금속-유기 골격체(MOF)에 대한 전 세계적인 관심을 고려하여, 많은 화학자들은 MOF를 유기 변환에 사용하도록 장려되었습니다. 본 연구에서는 전기 산화 알코올에서 효율적인 변형 전극을 제작하기 위해 기능화된 흑연 전극(Co-MOF/C) 표면에 새로운 산호 모양의 코발트 유기 골격을 성장시켰습니다. 변형된 Co-MOF/C 전극은 확산 제어 공정에서 알코올을 알데히드로 선택적으로 산화시키기 위한 바람직한 수안정성 작업 전극으로서 높은 안정성, 넓은 표면적, 풍부한 기공 및 우수한 전도도를 나타냈으며 우수한 수율을 보였습니다.

금속-유기 골격(MOF)은 금속 클러스터/양이온과 여러자리 유기 링커 사이의 조정으로 구성된 잠재적인 공극을 갖는 잘 정렬된 고분자 금속 복합체의 독특한 종류로, 실질적으로 높은 다공성과 내부 표면적을 제공하는 다양한 기하학적 배열로 배열되어 있습니다1 . 현재까지 수열2, 용매열3, 소노화학4, 마이크로파 보조5, 액상 에피택시6, 기계화학7, 그리고 최근에는 전기화학 접근법8과 같은 다양한 기술을 사용하여 다양한 MOF가 합성되었습니다. MOF의 기존 용매열 합성은 열수 방법에 비해 대기압과 낮은 온도에서 수행되므로 확산 제어 합성이 가능합니다. 다공성, 토폴로지 및 기능성과 같은 MOF의 조정 가능한 특징9은 구조적, 화학적 다양성으로 이어졌으며 결과적으로 약물 전달10, 정제 및 분리11, 가스 저장12, 빛 수확13을 포함한 다양한 분야에서의 응용을 크게 발전시켰습니다. , 에너지 저장14, 자성 물질15, 화학 감지16 및 촉매 작용17. 최근에는 유기 및 무기종의 전압전류법 분석에 사용되는 작업 전극을 수정하는 데 MOF가 사용되었습니다. MOF 변형 전극의 더 높은 흡착 능력은 표적 분석물질 종의 축적을 향상시켜 높은 선택성, 예외적으로 낮은 검출 한계 및 여러 분석물질의 동시 측정과 같은 여러 가지 이점을 제공할 수 있습니다18. 그러나 MOF를 전극 개질제로 사용하려는 많은 시도에도 불구하고 아직까지 MOF의 선택성, 전도성 및 안정성에 대한 정보가 제한적이므로 효율적인 MOF 개질 전극에 대한 연구는 다음과 같습니다. 여전히 어려운 과제다.

전극 표면의 화학적 기능화는 강력한 결합을 생성하고, 인터페이스 특성(적절한 간격, 배향, 표면 밀도 및 안정성)을 조정하고 생체 거대분자, 폴리머, 그리고 표면에 나노입자를 붙입니다20. 따라서 이 초기 수준에서의 합리적인 제어는 최종 수정된 전극의 성능에 중요한 역할을 합니다. 다양한 표면 기능화 접근법 중에서 아릴디아조늄 염의 환원은 아릴 고리의 치환기를 변경하여 전도성 기판에 다양한 화학적 전기 활성 기능의 강력한 공유 결합을 허용하는 간단하고 신속하며 다재다능한 방법론으로 간주되었습니다. 또한 결과적으로 기능화된 전극은 열, 초음파 처리 및 화학적 분해에 대한 저항성을 나타냈습니다. 전기 화학, 광화학, 마이크로파, 초음파 처리 및 화학 약품에 의한 환원을 포함하여 아릴 유도체 그래프팅을 위해 다양한 전략이 사용되었으며, 증착 공정을 쉽게 제어하고 기판에 적용할 수 있기 때문에 전기 화학적 방법이 선호되는 선택이 되었습니다. 일반적으로 아릴디아조늄염의 전기환원에는 전극 근처에서 아릴 기반 라디칼의 공동 형성과 환원 시 이질소 제거가 포함됩니다. 결과적으로 반응성이 높은 아릴 라디칼은 전극 표면이나 이미 접목된 부분에 공유 결합을 만들 수 있습니다. 결과적으로, 아릴 모이어티의 전기 그래프팅은 실험 조건을 조정하여 잘 정렬된 단층 또는 무질서한 다층의 합성을 지향할 수 있습니다.