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Nanostructured electrocatalysts for organic synthetic transformations

Francesco Mancuso, Paolo Fornasiero, Maurizio Prato, Michele Melchionna, Federico Franco, Giacomo Filippini

Nanoscale· Volume 16· Issue 12

Abstract

Organic chemists have made and are still making enormous efforts toward the development of novel green catalytic synthesis. The necessity arises from the imperative of safeguarding human health and the environment, while ensuring efficient and sustainable chemical production. Within this context, electrocatalysis provides a framework for the design of new organic reactions under mild conditions. Undoubtedly, nanostructured materials are under the spotlight as the most popular and in most cases efficient platforms for advanced organic electrosynthesis. This Minireview focuses on the recent developments in the use of nanostructured electrocatalysts, highlighting the correlation between their chemical structures and resulting catalytic abilities, and pointing to future perspectives for their application in cutting-edge areas.
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Research context

OpenAlex topics: CO2 Reduction Techniques and Catalysts · Electrocatalysts for Energy Conversion · Ionic liquids properties and applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Chemical and Pharmaceutical Sciences University of Trieste via Licio Giorgieri 1, 34127 Trieste, Italy

Center for Energy, Environment and Transport Giacomo Ciamician and ICCOM-CNR Trieste Research Unit University of Trieste, via Licio Giorgieri 1, 34127 Trieste, Italy

Center for Cooperative Research in Biomaterials (CIC BiomaGUNE) Basque Research and Technology Alliance (BRTA), Paseo de Miramón 194, 20014, Donostia San Sebastián, Spain

Basque Foundation for Science Ikerbasque, 48013 Bilbao, Spain

Funding

Università degli Studi di Trieste · European Commission · European Cooperation in Science & Technology · Ministero dell'Università e della Ricerca

References (100+)

Show source-provided references
1. Novaes · Chem. Soc. Rev. · 2021 · 50 · 794110.1039/D1CS00223F ↗
2. Savéant · Chem. Rev. · 2008 · 108 · 234810.1021/cr068079z ↗
3. Sportelli · Chem. – Eur. J. · 2023 · 29 · e20230171810.1002/chem.202301718 ↗
4. Marchi · Adv. Sci. · 2023 · 10 · 230378110.1002/advs.202303781 ↗
5. Longobardo · Mater. Chem. Front. · 2021 · 5 · 726710.1039/D1QM01077H ↗
6. Filippini · Sci. Adv. · 2023 · 6 · eabc992310.1126/sciadv.abc9923 ↗
7. Evans · Chem. Rev. · 2008 · 108 · 211310.1021/cr068066l ↗
8. Moeller · Chem. Rev. · 2018 · 118 · 481710.1021/acs.chemrev.7b00656 ↗
9. Shiju · Appl. Catal., A · 2009 · 356 · 110.1016/j.apcata.2008.11.034 ↗
10. Jackson · Acc. Chem. Res. · 2019 · 52 · 343210.1021/acs.accounts.9b00439 ↗
11. Bell · Science · 2003 · 299 · 168810.1126/science.1083671 ↗
12. Astruc · Chem. Rev. · 2020 · 120 · 46110.1021/acs.chemrev.8b00696 ↗
13. Zhu · ACS Cent. Sci. · 2021 · 7 · 41510.1021/acscentsci.0c01532 ↗
14. Ali · Adv. Sci. · 2023 · 10 · 220507710.1002/advs.202205077 ↗
15. Pollok · Chem. Sci. · 2020 · 11 · 1238610.1039/D0SC01848A ↗
16. Li · Curr. Opin. Electrochem. · 2023 · 40 · 10131210.1016/j.coelec.2023.101312 ↗
17. Artz · Chem. Rev. · 2018 · 118 · 43410.1021/acs.chemrev.7b00435 ↗
18. Franco · Chem. Soc. Rev. · 2020 · 49 · 688410.1039/D0CS00835D ↗
19. Nitopi · Chem. Rev. · 2019 · 119 · 761010.1021/acs.chemrev.8b00705 ↗
20. Jensen · Nat. Commun. · 2017 · 8 · 48910.1038/s41467-017-00559-8 ↗
21. Peng · Chem. Soc. Rev. · 2023 · 52 · 219310.1039/D2CS00381C ↗
22. Li · Nat. Synth. · 2023 · 2 · 75710.1038/s44160-023-00303-9 ↗
23. Loiudice · Angew. Chem., Int. Ed. · 2016 · 55 · 578910.1002/anie.201601582 ↗
24. Reske · J. Am. Chem. Soc. · 2014 · 136 · 697810.1021/ja500328k ↗
25. Grosse · Angew. Chem., Int. Ed. · 2018 · 57 · 619210.1002/anie.201802083 ↗
26. De Gregorio · ACS Catal. · 2020 · 10 · 485410.1021/acscatal.0c00297 ↗
27. Arán-Ais · Nat. Commun. · 2020 · 11 · 348910.1038/s41467-020-17220-6 ↗
28. Velasco-Vélez · ACS Sustain. Chem. Eng. · 2019 · 7 · 148510.1021/acssuschemeng.8b05106 ↗
29. Friedfeld · Science · 2018 · 360 · 88810.1126/science.aar6117 ↗
30. Akhade · Chem. Rev. · 2020 · 120 · 1137010.1021/acs.chemrev.0c00158 ↗
31. Scialdone · Ind. Eng. Chem. Res. · 2004 · 43 · 500610.1021/ie034275+ ↗
32. Setterfield-Price · J. Electroanal. Chem. · 2014 · 730 · 4810.1016/j.jelechem.2014.07.009 ↗
33. Mazzucato · Curr. Opin. Electrochem. · 2023 · 39 · 10125410.1016/j.coelec.2023.101254 ↗
34. Isse · Electrochem. Commun. · 2011 · 13 · 81010.1016/j.elecom.2011.05.009 ↗
35. Isse · Chem. Commun. · 2002 · 279810.1039/b206746c ↗
36. Yang · Chem. Commun. · 2018 · 54 · 410810.1039/C8CC00969D ↗
37. Yang · ChemSusChem · 2018 · 11 · 390510.1002/cssc.201801612 ↗
38. Rajagopal · ACS Omega · 2018 · 3 · 1712510.1021/acsomega.8b02715 ↗
39. Boro · ACS Appl. Nano Mater. · 2023 · 6 · 1178810.1021/acsanm.3c01721 ↗
40. Anandhakumar · J. Appl. Electrochem. · 2009 · 39 · 46310.1007/s10800-008-9692-2 ↗
41. Chaussard · Synthesis · 1990 · 36910.1055/s-1990-26880 ↗
42. Yan · Chem. Rev. · 2017 · 117 · 1323010.1021/acs.chemrev.7b00397 ↗
43. Silvestri · Acta Chem. Scand. · 1991 · 45 · 98710.3891/acta.chem.scand.45-0987 ↗
44. Li · Resour., Conserv. Recycl. · 2015 · 100 · 4110.1016/j.resconrec.2015.04.008 ↗
45. Gennaro · J. Chem. Soc., Faraday Trans. · 1996 · 92 · 396310.1039/FT9969203963 ↗
46. Corbin · Chem. Sci. · 2021 · 12 · 1236510.1039/D1SC02413B ↗
47. Cao · ACS Catal. · 2023 · 13 · 1190210.1021/acscatal.3c02791 ↗
48. Corbin · J. Am. Chem. Soc. · 2023 · 145 · 174010.1021/jacs.2c10561 ↗
49. Tao · J. Am. Chem. Soc. · 2021 · 143 · 1963010.1021/jacs.1c10714 ↗
50. Shibata · J. Electroanal. Chem. · 1995 · 387 · 14310.1016/0022-0728(95)03992-P ↗
51. Electrochemical Synthesis of Urea at Gas-diffusion Electrodes V. Simultaneous Reduction of Carbon Dioxide and Nitrite Ions with Various Boride Catalysts, https://www.jstage.jst.go.jp/article/kogyobutsurikagaku/66/6/66_584/_article10.5796/kogyobutsurikagaku.66.584 ↗
52. Shibata · J. Electroanal. Chem. · 2001 · 507 · 17710.1016/S0022-0728(01)00363-1 ↗
53. Lv · Nat. Sustain. · 2021 · 4 · 86810.1038/s41893-021-00741-3 ↗
54. Chen · Nat. Chem. · 2020 · 12 · 71710.1038/s41557-020-0481-9 ↗
55. Meng · Cell Rep. Phys. Sci. · 2021 · 2 · 10037810.1016/j.xcrp.2021.100378 ↗
56. Meng · ACS Nano · 2022 · 16 · 909510.1021/acsnano.2c01177 ↗
57. Wu · Nat. Sustain. · 2021 · 4 · 72510.1038/s41893-021-00705-7 ↗
58. Sun · Angew. Chem., Int. Ed. · 2023 · 62 · e20230195710.1002/anie.202301957 ↗
59. Wu · Nature · 2019 · 575 · 63910.1038/s41586-019-1760-8 ↗
60. Tao · J. Energy Chem. · 2022 · 65 · 36710.1016/j.jechem.2021.06.007 ↗
61. Rooney · J. Am. Chem. Soc. · 2021 · 143 · 1998310.1021/jacs.1c10863 ↗
62. Sun · Chem. Sci. · 2017 · 8 · 566910.1039/C7SC01058C ↗
63. Wang · Chin. J. Catal. · 2022 · 43 · 159810.1016/S1872-2067(21)64029-9 ↗
64. Li · ChemSusChem · 2021 · 14 · 205010.1002/cssc.202100342 ↗
65. Isse · J. Electroanal. Chem. · 2002 · 526 · 4110.1016/S0022-0728(02)00815-X ↗
66. Scialdone · Electrochim. Acta · 2006 · 51 · 350010.1016/j.electacta.2005.09.044 ↗
67. Scialdone · J. Electroanal. Chem. · 2006 · 592 · 16310.1016/j.jelechem.2006.04.009 ↗
68. Saravanan · J. Electroanal. Chem. · 2015 · 757 · 1810.1016/j.jelechem.2015.08.033 ↗
69. Shi · Microporous Mesoporous Mater. · 2021 · 323 · 11117410.1016/j.micromeso.2021.111174 ↗
70. Guan · Chin. J. Catal. · 2022 · 43 · 313410.1016/S1872-2067(22)64116-0 ↗
71. Yang · Electrochim. Acta · 2021 · 398 · 13930810.1016/j.electacta.2021.139308 ↗
72. Oger · Chem. Rev. · 2013 · 113 · 131310.1021/cr3001753 ↗
73. Chan · Nat. Commun. · 2014 · 5 · 578710.1038/ncomms6787 ↗
74. Teschner · Science · 2008 · 320 · 8610.1126/science.1155200 ↗
75. Albani · Nat. Commun. · 2018 · 9 · 263410.1038/s41467-018-05052-4 ↗
76. Li · J. Am. Chem. Soc. · 2022 · 144 · 1945610.1021/jacs.2c07742 ↗
77. Gao · Sci. Adv. · 2022 · 8 · eabm947710.1126/sciadv.abm9477 ↗
78. Zhao · J. Am. Chem. Soc. · 2023 · 145 · 651610.1021/jacs.3c00565 ↗
79. Xu · ACS Appl. Nano Mater. · 2023 · 6 · 535710.1021/acsanm.2c05491 ↗
80. Zhu · ChemElectroChem · 2021 · 8 · 385510.1002/celc.202100827 ↗
81. Han · Nat. Catal. · 2022 · 5 · 111010.1038/s41929-022-00882-4 ↗
82. Kurimoto · Angew. Chem., Int. Ed. · 2021 · 60 · 1193710.1002/anie.202017082 ↗
83. Xing · Angew. Chem., Int. Ed. · 2023 · 62 · e20231072210.1002/anie.202310722 ↗
84. Deng · Green Energy Environ. · 2023 · 8 · 1010.1016/j.gee.2022.07.003 ↗
85. Moreau · Top. Catal. · 2004 · 27 · 1110.1023/B:TOCA.0000013537.13540.0e ↗
86. Chadderdon · Green Chem. · 2019 · 21 · 621010.1039/C9GC02264C ↗
87. Bharath · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2021 · 13 · 2464310.1021/acsami.1c02231 ↗
88. Zhou · Chem. Soc. Rev. · 2011 · 40 · 558810.1039/c1cs15124j ↗
89. Becker · Curr. Opin. Biotechnol · 2012 · 23 · 71810.1016/j.copbio.2011.12.025 ↗
90. Fukushima · Chem. Commun. · 2019 · 55 · 1472110.1039/C9CC07208J ↗
91. Wu · Angew. Chem., Int. Ed. · 2023 · 62 · e20231119610.1002/anie.202311196 ↗
92. Xian · Angew. Chem., Int. Ed. · 2023 · 62 · e20230400710.1002/anie.202304007 ↗
93. Xian · Angew. Chem. · 2023 · 62 · e20230672610.1002/anie.202306726 ↗
94. Wu · Angew. Chem., Int. Ed. · 2023 · 62 · e20230549110.1002/anie.202305491 ↗
95. Soliman · J. Mol. Struct. · 2017 · 1139 · 1710.1016/j.molstruc.2017.03.026 ↗
96. Xiang · Angew. Chem. · 2023 · 62 · e20231223910.1002/anie.202312239 ↗
97. Nosheen · Nanoscale · 2020 · 12 · 421910.1039/C9NR09557H ↗
98. Zhang · J. Mater. Chem. A · 2023 · 11 · 750510.1039/D2TA10021E ↗
99. Yao · Chem. Eng. J. · 2023 · 471 · 14448710.1016/j.cej.2023.144487 ↗
100. Ao · Angew. Chem., Int. Ed. · 2023 · 62 · e20230792410.1002/anie.202307924 ↗