Los catalizadores dispersos atómicamente han recibido una gran atención en la investigación, porque exhiben una excelente actividad y una selectividad única para muchas reacciones catalíticas importantes. La naturaleza atómicamente dispersa de estos catalizadores metálicos confiere sus estructuras electrónicas únicas, así como entornos de coordinación insaturados designados para la adsorción / activación optimizada de los reactivos. Un gran desafío al que se enfrentan estos catalizadores dispersos atómicamente es que los metalatomos aislados soportados suelen ser térmicamente inestables y tienden a agregarse en grandes grupos / partículas a las temperaturas de reacción evaluadas. Como resultado, la mayoría de los catalizadores dispersos atómicamente descritos tienen una carga de metal extremadamente baja por debajo del 1,5% en peso. Debido a la carga de metal extremadamente baja, muchos catalizadores dispersos atómicamente sufren de baja actividad específica de masa, que a menudo se considera más crucial, especialmente en aplicaciones industriales. Por lo tanto, desarrollar nuevas estrategias para la construcción de catalizadores dispersos atómicamente con alta carga de metales, alta estabilidad térmica, y un alto rendimiento catalítico es de gran importancia.

Para lograr una alta carga de metal y una alta estabilidad térmica, El material de soporte debe tener una superficie específica alta con abundantes sitios de superficie que puedan proporcionar un anclaje fuerte a las especies de metal soportadas. Mientras tanto, para optimizar el rendimiento catalítico, El material de soporte también debe elegirse cuidadosamente para sintonizar las propiedades electrónicas de las especies admitidas. y participar en la catalización de la reacción. En un nuevo artículo publicado en Beijing, Revista Nacional de Ciencias , científicos de la Facultad de Química e Ingeniería Molecular de la Universidad de Pekín en Beijing, Porcelana, y en la Academia de Ciencias de la Universidad de China en Beijing, Porcelana, y en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei, China informa una síntesis fácil de un catalizador Ir / MoC dispersado atómicamente y térmicamente estable con una carga de metal tan alta como 4% en peso, un valor inusualmente alto para los catalizadores metálicos soportados por carburo. La fuerte interacción entre Ir y el sustrato de MoC permite una alta dispersión de Ir en la superficie de MoC, y modula la estructura electrónica de las especies de Ir soportadas. Usando la hidrogenación de quinolina como reacción modelo, El catalizador Ir / MoC exhibe una reactividad notable, selectividad, y estabilidad. La presencia de átomos de Ir aislados de alta densidad es la clave para lograr una alta actividad normalizada por metales y una actividad específica de masa. mientras que el sustrato de MoC contribuye a bloquear la hidrogenación no selectiva del anillo de benceno en la quinolina en condiciones de reacción duras. Basado en cálculos teóricos, los autores muestran que se prefiere el mecanismo de hidrogenación de quinolina promovido por agua sobre el Ir / MoC, lo que contribuye a una alta selectividad hacia 1, 2, 3, 4-tetrahidroquinolina.

Es de destacar que los autores señalaron la importancia de la carga de metal para el catalizador disperso atómicamente en función de sus datos de reacción como "Podemos sacar la conclusión de que las especies de Ir1 en la superficie de α-MoC son más reactivas que los grupos de Ir o los NP de Ir en esta reacción, dando la mayor actividad normalizada por metales en catalizadores de 0,5-4% Ir / α-MoC. Debemos señalar que una carga de metal muy baja de un catalizador de metal soportado puede resultar en una actividad específica de masa extremadamente baja, que es un inconveniente en aplicaciones prácticas. En nuestra opinión, El catalizador disperso atómicamente de alta carga (por ejemplo, 4% Ir / α-MoC) y el catalizador con la densidad más alta de átomo metálico aislado (por ejemplo, 7% Ir / α-MoC) son importantes tanto para la academia como para la industria química ".