La oxidación catalítica directa de alcanos tiene una alta economía atómica y valor de aplicación para formar productos químicos orgánicos correspondientes como alcoholes, aldehídos, cetonas y ácido carboxílico. Es un desafío lograr una oxidación eficiente y selectiva de alcanos en condiciones suaves debido a los enlaces C-H inertes de los alcanos.

Muchos investigadores han desarrollado una serie de catalizadores basados ​​en hierro con soporte para simular la monooxigenasa biológica de alcano con átomos centrales de hierro. Sin embargo, métodos tradicionales, como el método de impregnación, método de intercambio iónico, etc., son difíciles de controlar la dispersión y la posición de deposición de las especies de hierro sobre el soporte del catalizador.

Generalmente, especies de hierro pueden reemplazar fácilmente el H ⁺ de sitios ácidos de Brønsted para reducir el número de sitios ácidos de Brønsted, y muchos tipos de especies de hierro se formarán en otros sitios potenciales diferentes de ZSM-5 (sitios ácidos de Lewis y sitios defectuosos, etc.). La coexistencia de múltiples centros activos en el catalizador es una de las principales razones de la baja selectividad.

La deposición de capa atómica (ALD) es una tecnología avanzada de película delgada por quimisorción de capa única y reacción de precursores de vapor en la superficie de sustratos con precisión de control atómico y molecular.

Recientemente, El Dr. Bin Zhang y sus colegas del Instituto de Química del Carbón, Academia china de ciencias, informan de una estrategia general para depositar selectivamente especies de Fe altamente dispersas en los microporos de ZSM-5 para preparar catalizadores de FeOx / ZSM-5.

Los catalizadores de FeOx / ZSM-5 obtenidos realizan una alta selectividad de ciclohexanona (92% -97%), y la actividad del catalizador es significativamente mayor que la de los catalizadores a base de hierro descritos en la bibliografía. El ferroceno (Fe (Cp) 2) se utiliza como precursor para la deposición ya que su diámetro cinético es menor que el tamaño de poro de ZSM-5. El marco de ZSM-5 y los sitios ácidos de Brønsted están intactos durante ALD, y las especies de Fe se depositan selectivamente sobre el defecto y los sitios ácidos de Lewis de ZSM-5. La carga El tamaño y el estado electrónico de la superficie de las especies de FeOx se pueden controlar con precisión simplemente cambiando los ciclos de ALD. El contenido de Fe en el catalizador FeOx / ZSM-5 aumenta linealmente con el aumento de los ciclos de ALD. Los enlaces Fe-O-Si se forman predominantemente sobre FeOx / ZSM-5 con una baja carga de Fe, mientras que las nanopartículas de FeOx se generan con una alta carga de Fe. En comparación con las nanopartículas de FeOx, la especie Fe-O-Si realiza una mayor frecuencia de rotación y estabilidad en la reacción de oxidación.