Um dos dois isômeros de [IrC4 H2 ]
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apenas ativa o metano enquanto o outro é exclusivamente reativo com a água para produzir CO. Crédito:Science China Press
Este estudo foi liderado pelo Prof. Shaodong Zhou (Faculdade de Engenharia Química e Biológica, Universidade de Zhejiang) e Prof. Xiao-Nan Wu (Departamento de Química, Universidade Fudan). Os experimentos foram realizados usando um espectrômetro de massa de armadilha de íons equipado com um íon de expansão supersônica de vaporização a laser combinado com cálculos químicos quânticos.
Curiosamente, sob as condições empregadas, dois isômeros de [IrC
4 H
2 ]
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coexistem com diferentes reatividades, uma delas apenas ativa o metano enquanto a outra reage apenas com a água para produzir CO. Aparentemente, ao variar os padrões de coordenação, o centro de Ir ganha capacidades bastante distintas de mediar os processos de quebra e formação de ligações. A reatividade em relação ao metano depende principalmente da orientação orbital, enquanto a π-aromaticidade do complexo de reação é importante para a conversão de água.
"Devido à complexa estrutura de superfície e composição dos catalisadores, é de grande importância correlacionar a estrutura eletrônica do centro ativo com suas reatividades. Como um modelo ideal para estudar o mecanismo de reação em nível estritamente molecular, a reação em fase gasosa pode ser realizado sob condições que excluam a interferência do ambiente externo e, sendo bem repetível. Combinado com o cálculo químico quântico, pode nos ajudar a entender profundamente o mecanismo de reação e implementar o projeto racional de catalisadores de alto desempenho", diz Zhou.
Surgem assim algumas implicações para o projeto de catalisadores de Ir para a reforma a vapor do metano:1) mais lacunas de elétron são esperadas nas órbitas d (provavelmente induzidas pela polarização local) por causa do H
3 inicial ativação C-H; 2) na interação do centro Ir com o CH
4 /H
2 O, um aumento da aromaticidade local desfavorece a transformação adicional, enquanto um aumento da anti-aromaticidade local é indicativo de ativação adicional da ligação; o aumento tanto da aromaticidade quanto da anti-aromaticidade pode ser mais evidente para a água.
A pesquisa foi publicada na
Science China Chemistry .
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