Catalisadores atomicamente dispersos têm recebido ampla atenção de pesquisa, porque exibem excelente atividade e seletividade única para muitas reações catalíticas importantes. A natureza atomicamente dispersa desses catalisadores de metal confere suas estruturas eletrônicas exclusivas, bem como ambientes de coordenação insaturados designados para a adsorção / ativação otimizada dos reagentes. Um grande desafio enfrentado por esses catalisadores atomicamente dispersos é que os metalátomos isolados com suporte são geralmente termicamente instáveis ​​e tendem a se agregar em grandes aglomerados / partículas nas temperaturas de reação avaliadas. Como resultado, a maioria dos catalisadores atomicamente dispersos relatados tem uma carga de metal extremamente baixa abaixo de 1,5% em peso. Por causa da carga de metal extremamente baixa, muitos catalisadores atomicamente dispersos sofrem de baixa atividade específica de massa, que muitas vezes é considerado mais crucial, especialmente em aplicações industriais. Portanto, desenvolver novas estratégias para a construção de catalisadores atomicamente dispersos com alta carga de metal, alta estabilidade térmica, e o alto desempenho catalítico é de grande importância.

A fim de alcançar alta carga de metal e alta estabilidade térmica, o material de suporte deve ter uma área de superfície específica elevada com locais de superfície abundantes que podem fornecer uma ancoragem forte para as espécies de metal suportadas. Enquanto isso, para otimizar o desempenho catalítico, o material de suporte também deve ser cuidadosamente escolhido para ajustar as propriedades eletrônicas das espécies com suporte, e participar na catalisação da reação. Em um novo artigo publicado no National Science Review , cientistas da Faculdade de Química e Engenharia Molecular da Universidade de Pequim, em Pequim, China, e na Universidade da Academia Chinesa de Ciências em Pequim, China, e na Universidade de Ciência e Tecnologia da China em Hefei, A China relata uma síntese fácil de um catalisador de Ir / MoC atomicamente estável termicamente estável com carga de metal de até 4% em peso, um valor incomumente alto para catalisadores de metal com suporte de carboneto. A forte interação entre Ir e o substrato de MoC permite alta dispersão de Ir na superfície de MoC, e modula a estrutura eletrônica das espécies de Ir suportadas. Usando a hidrogenação de quinolina como uma reação modelo, O catalisador Ir / MoC exibe notável reatividade, seletividade, e estabilidade. A presença de átomos de Ir isolados de alta densidade é a chave para alcançar alta atividade normalizada por metal e atividade específica de massa, enquanto o substrato MoC contribui para bloquear a hidrogenação não seletiva do anel benzeno na quinolina em condições de reação adversas. Com base em cálculos teóricos, os autores mostram que o mecanismo de hidrogenação da quinolina promovido pela água é preferível ao Ir / MoC, o que contribui para a alta seletividade para 1, 2, 3, 4-tetrahidroquinolina.

Digno de nota é que os autores apontaram a importância da carga de metal para catalisador atomicamente disperso com base em seus dados de reação como "Podemos chegar à conclusão de que as espécies Ir1 na superfície α-MoC são mais reativas do que os clusters Ir ou Ir NPs nesta reação, dando a maior atividade normalizada de metal em catalisadores de 0,5-4% Ir / α-MoC. Precisamos salientar que a carga de metal muito baixa de um catalisador de metal suportado pode resultar em uma atividade específica de massa extremamente baixa, o que é uma desvantagem em aplicações práticas. Em nossa visão, catalisador atomicamente disperso de alta carga (por exemplo, 4% Ir / α-MoC) e catalisador com a maior densidade de átomo de metal isolado (por exemplo, 7% Ir / α-MoC) são significativos tanto para a academia quanto para a indústria química. "