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Deciphering the synergistic role of chemisorbed phosphate on FeOOH for high-efficiency overall water splitting

Chemical News - 29 giugno, 2025 - 06:22

Green Chem., 2025, 27,7380-7388
DOI: 10.1039/D5GC01624J, PaperXiaoqian Du, Junjun Zhang, Mengyuan Zhang, Huilong Wei, Xiu Lin, Wen Guo, Pengfei Zhang, Zhenghong Luo
An iron-based catalyst was synthesized via a wet-chemical method using inexpensive raw materials. By modifying the electrolyte composition, the properties of the catalyst were systematically tuned, thereby enhancing the efficiency of water splitting.
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Electrochemically driven tandem addition–cyclization: synthesis of thiadiazinanes and thiophosphonates

Chemical News - 27 giugno, 2025 - 13:20

Green Chem., 2025, 27,7336-7343
DOI: 10.1039/D5GC01831E, PaperHonghao Zhou, Yike Zhang, Liting Ma, Xiangyang Liu, Chun Zhang, Feifei Tong, Dandan Hu, Jun-Qi Zhang, Jianguo Yang
An iodine-catalyzed electrochemical strategy for the sustainable synthesis of 1,2,5-thiadiazinanes and thiophosphonates was developed. This strategy demonstrates excellent functional group tolerance, sustainability, and facile scale-up potential.
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Enhanced electrocatalytic hydrogen evolution reaction, oxygen evolution reaction and biomass oxidation over Ce-doped NiPxvia optimization of electronic modulation

Chemical News - 27 giugno, 2025 - 13:20

Green Chem., 2025, 27,7307-7318
DOI: 10.1039/D5GC01605C, PaperShuhan Liu, Yifei Ye, Lele Gao, Zhen Yan, Haokun Pan, Zhaokun Wang, Guangrui Zhang, Xiubing Huang
Ce species synergistically adjust the electronic states of Ni in Ce-NiPx/NF, and the escape of P provides a large number of reaction sites, resulting in FDCA yield and Faraday efficiency of 98.69% and 98.38%, respectively, at 1.40 VRHE.
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Machine learning-guided optimization for ionic liquid-based polyethylene terephthalate waste recycling

Chemical News - 27 giugno, 2025 - 13:20

Green Chem., 2025, 27,7357-7367
DOI: 10.1039/D5GC01998B, Paper

Open Access

&nbsp This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Ji Gao, Wenbo Peng, Andres Galindo, Ethan Slaton, Jose Perez Martinez, Guanghui Lan, Zhaohui Tong
Machine learning-based ionic liquid design and reaction condition optimization towards unified economic and environmental performance indicators.
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Green synthesis of building blocks, drug candidates and fine chemicals by barochemistry: application of high pressure in organic synthesis

Chemical News - 27 giugno, 2025 - 13:20

Green Chem., 2025, 27,7096-7113
DOI: 10.1039/D5GC01075F, Tutorial Review

Open Access

&nbsp This article is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Unported Licence.Guoshu Xie, Valerie Wright, Alexander Lazarev, Gary Smejkal, Vera Gross, Béla Török
Barochemistry, the use of high hydrostatic pressure, is a powerful green activation method that enables effective, scalable, energy efficient and solvent-free synthesis—offering a distinct advantages over other non-traditional activation techniques.
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Depolymerization of polyesters by in situ generated alkali metal alkoxides

Chemical News - 27 giugno, 2025 - 13:20

Green Chem., 2025, 27,7290-7299
DOI: 10.1039/D5GC00664C, PaperJunyan Wu, Qingqing Zhao, Diandian Shi, Yiguo He, Zhen Miao, Haijiao Xie, Dianyu Wang, Shuzhuang Sun, Yadong Zhang
The strategy of ligand exchange between acetylacetone and ethylene glycol to generate magnesium alcoholate (MgEG) in situ for PET glycolysis.
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L’allotropia dell’azoto come accumulatore di energia

BLOG: LA CHIMICA E LA SOCIETA' - 25 giugno, 2025 - 18:57

Diego Tesauro

L’allotropia (dal greco άλλος altro, e τρόπος modo) è una caratteristica che indica la proprietà degli elementi chimici di esistere in diverse forme per caratteristiche fisiche (colore, sistema di cristallizzazione) o anche chimiche (reattività) causate specificamente dalla struttura del legame chimico esistente fra gli atomi dell’elemento. Il termine è stato utilizzato per la prima volta dal chimico svedese Jöns Jacob Berzelius. La rilevanza di questa proprietà, forse unico caso, ha permesso di estendere il termine dalla chimica alla linguistica, per cui Il termine allotropi indica due o più parole che, pur essendo diverse nel significato sul piano formale e semantico, hanno il medesimo etimo.

Quasi tutti gli elementi chimici presentano diverse forme allotropiche. Quelle da tutti conosciute sono le due forme allotropiche del carbonio sulla Terra a cui si affiancano quelle dello zolfo. Altri elementi, non presentandosi allo stato nativo in natura, possono generare allotropie in funzione delle condizioni di pressione e temperatura nelle quali vengono ottenuti.

A parità di valenza, gli elementi, appartenenti allo stesso gruppo della tavola periodica, tendono ad avere la stessa forma allotropica come nel caso del IV gruppo C, Si, Ge e Sn hanno in comune la geometria tetraedrica a forma cubica. Questo non si verifica in toto nel V gruppo in quanto l’azoto si distacca dagli altri elementi del gruppo. L’azoto rispetto al carbonio, ha un elettrone di valenza in più. Ciò significa che l’azoto elementare non può formare quattro legami tetraedrici come quelli del diamante, in quanto per la teoria del legame di valenza (VBT) ha solo tre orbitali occupati da un solo elettrone e un quarto con una coppia solitaria, pertanto di non legame. Quindi l’azoto forma forti legami π, ma legami singoli relativamente deboli a causa della sfavorevole repulsione fra le coppie solitarie. Questa caratteristica fa sì che l’azoto sia l’unico elemento del gruppo V in grado di assumere forma biatomica. Tutti gli altri elementi del gruppo V (P, As, Sb e Bi) hanno una scarsa tendenza a formare legame multipli forti a causa della scarsa sovrapposizione degli orbitali p (notoriamente di dimensioni maggiori a partire dal 3° periodo) coinvolti nella formazione degli orbitali π. Pertanto dal fosforo in poi sono favorite sempre strutture estese con legami singoli, varianti della struttura cubica semplice per cui si formano in diverse forme allotropiche simili fra loro. La forza del triplo legame della molecola di azoto fa sì che altre forme allotropiche siano difficili da ottenere, ma sarebbero di grande interesse riprodurle come molecole di alta densità energetica.

I materiali ad alta densità energetica (HEDM) sono una classe di materiali che ha trovato enormi applicazioni nell’accumulo di energia, negli esplosivi e nei propellenti. L’efficienza di questi materiali è strettamente correlata ad alcuni fattori importanti come l’elevata densità, l’elevata energia di dissociazione dei legami. La quantità di energia rilasciata dipende dal calore di formazione e dal grado endotermico dell’HEDM. Tuttavia, esiste sempre un compromesso tra la densità energetica e la stabilità del composto, poiché quest’ultima generalmente diminuisce con il grado endotermico, che misura l’assorbimento di energia termica dell’HEDM a determinate temperature. La ricerca di nuovi HEDM ha ricevuto notevole attenzione per anni a causa delle potenziali applicazioni nell’ingegneria della potenza a impulsi, nell’elettrofisica ad alta tensione e ad alta potenza, nei materiali di saldatura e nella protezione dagli urti dei veicoli spaziali.

Gli allotropi dell’azoto molecolare, oltre la molecola biatomica N2, sono promettenti per lo sviluppo di materiali ad alta densità energetica per lo stoccaggio di energia pulita grazie al loro elevato contenuto energetico, maggiore rispetto all’idrogeno, all’ammoniaca o all’idrazina, di uso comune, e perché rilasciano solo azoto a seguito della decomposizione e pertanto dal punto di vista ambientale compatibili. Tuttavia, sono considerati estremamente instabili, specialmente quando hanno cariche ed un numero pari di elettroni. Di conseguenza, fino a quest’anno bisogna segnalare solo due esempi. Il radicale azido (•N3) è stato identificato in fase gassosa attraverso spettroscopia rotazionale nel 1956. Nel 2002, la molecola N4 è stata rilevata mediante spettrometria di massa per neutralizzazione-reionizzazione in fase gassosa; ma la sua struttura non è stata dimostrata. L’intermedio di una specie N6 è stato invece suggerito nel 1970 nel decadimento dei radicali azidi in soluzione acquosa ma non sono state fornite prove spettroscopiche definitive (Figura 1a).

Quindi restava in piedi una sostanziale sfida sintetica non essendo stato isolato nessun allotropo molecolare neutro dell’azoto. La preparazione di un allotropo molecolare metastabile dell’azoto, oltre la molecola biatomica N2, è quindi di notevole interesse.

Recentemente la sfida è stata raccolta [1] ed è stato preparato a temperatura ambiente del N6 molecolare (esazoto) attraverso la reazione in fase gassosa di cloro o bromo con azide d’argento, seguita dall’intrappolamento in matrici di argon a 10 K [Figura b]. L’N6 puro è stato ottenuto come un film alla temperatura dell’azoto liquido (77 K), dimostrando ulteriormente la sua stabilità. La spettroscopia infrarossa ed ultravioletta–visibile (UV-Vis), la marcatura con isotopi di 15N e i calcoli ab initio supportano l’effettivo ottenimento di questo allotropo.

Figura a Le tappe dello studio degli allotropi di azoto b Le reazioni di sintesi dell’allotropo N6. Copyright Nature

Ora sforzi futuri sugli allotropi dell’azoto neutro dovrebbero concentrarsi sul superamento delle sfide legate alla sintesi, sul miglioramento della stabilità termica, sulla possibilità di una caratterizzazione strutturale affidabile e sul raggiungimento di un rilascio di energia più completo, tutti elementi essenziali per le applicazioni pratiche. Inoltre in futuro si spera di ottenere l’allotropo dell’azoto neutro N10.

Anche se la scoperta è rilevante c’è comunque scetticismo per le applicazioni di accumulo di energia. Inoltre pur essendo N6 stabile nell’azoto liquido per lunghi periodi, come può rilasciare energia in modo controllato?

[1] W. Qian et al. Nature 2025, 642, 356–360. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09032-9.