近年来，羧酸盐主要通过如CO2和CO (COx)电还原、废塑料降解和生物质转化等工程得到。尽管在羧酸盐的生产方面取得了显著进展，但从盐到酸的转化仍然是一个能量密集型过程，这可能会破坏实现碳中和循环的目标。与此同时，各种用于羧酸盐或羧酸催化升级的热、电化学和光化学方法都得到了快速发展。其中，电化学方法因其操作条件温和、效率高以及与可再生能源的整合而引起关注。
羧酸的电化学转化，被广泛认为是Kolbe电解反应，在这个过程中羧酸盐在阳极失去电子，形成烷基自由基。这些活性自由基要么二聚化成Kolbe产物，要么进一步氧化成碳化物，导致产生有价值的非Kolbe产物，如烯烃、醇类和酯类。但是，由于其严格限制的溶解条件和稳定性挑战，这种反应的应用仍然有限。
近日，中国科学技术大学曾杰和电子科技大学夏川等报道了一种高效的阴离子插层策略，通过水性非Kolbe电解反应提高羧酸盐升级的效率和稳定性。具体而言，以醋酸盐脱羧为模型系统，以石墨作为阳极催化剂，研究人员首先使用光谱技术对催化剂失活进行了深入研究。
研究结果表明，石墨表面不可逆的氧化损伤阻断了活性位点，阻碍了电子转移，从而导致过电位显著增加，选择性和活性迅速下降。然后，研究人员实施了一种阴离子插层策略，通过在电解质中引入高氯酸盐离子。
值得注意的是，这种插层方法在0.05至1 A cm-2的宽电流密度范围内，使非Kolbe产物(甲醇和乙酸甲酯)的生成法拉第效率达到95%。
在130和35小时内，插层石墨分别在0.15 (130小时)和0.6 A cm-2 (35小时)处表现出长期稳定性。高氯酸盐离子的插层保留了石墨的电子转移能力，导致持续和优异的催化性能。原位光谱研究表明，高氯酸盐调节了乙酸在表面的吸附和局部浓度，从而促进了酒精的产生。
此外，观察到在引入高氯酸盐离子后，多种羧酸(包括丙酸、丁酸、琥珀酸和列维宁酸脱羧)的初始催化活性长期保持，这证实了插层策略的广阔应用潜力和多功能性。
Anion intercalation enables efficient and stable carboxylate upgrading via aqueous non-Kolbe electrolysis. Nature Communications, 2025.DOI: 10.1038/s41467-025-58924-x