Condução de propriedades catalíticas de metais de transição enterrados para metais inertes expostos do grupo principal
Observa-se que a semi-hidrogenação da hidroformilação de acetileno e propileno pode ocorrer suavemente em sistemas Pd/Al e Rh/Al, respectivamente com átomos de Pd ou Rh completamente enterrados na subsuperfície do substrato de Al. Crédito:Science China Press A interação eletrônica entre um único metal de transição enterrado e átomos de alumínio adjacentes através de ligações metálicas pode ser bem demonstrada.
Inspirado pelo desaparecimento de espécies de metais de transição de superfície em um substrato de alumínio após o recozimento, o grupo de pesquisa de Zhenpeng Hu (Escola de Física da Universidade de Nankai) realizou cálculos de densidade funcional (DFT). Descobriu-se que alguns metais do bloco d mostram uma tendência de autodispersão e afundamento e podem ser bem estabilizados na região subterrânea do alumínio monocristalino.
Um novo estudo sobre este tópico liderado pelo Prof. Landong Li (Faculdade de Química, Universidade Nankai), Prof. .
De acordo com os resultados dos cálculos, Landong Li e Fan Yang começaram a buscar evidências sólidas sobre a estrutura do sistema metálico único (M/Al) e a transferência de elétrons entre metais de transição e substrato de alumínio através de microscopia de varredura por tunelamento (STM).
Normalmente, verifica-se que tanto o paládio quanto o ródio localizam-se exclusivamente na região subterrânea dos monocristais Al (001) e Al (111) como átomos isolados, com transferência de elétrons distinta do paládio ou ródio para átomos de alumínio adjacentes.
A equipe de pesquisa então realizou previsões DFT sobre as propriedades catalíticas do M/Al em várias reações importantes, como a semi-hidrogenação do acetileno e a hidroformilação do propileno. Eles descobriram que as propriedades catalíticas intrínsecas do paládio e do ródio podem ser conduzidas para a camada mais externa de alumínio inerte, derivando sistemas M/Al cataliticamente ativos, embora os átomos de paládio e ródio estejam completamente enterrados dentro do cristal único de alumínio e inacessíveis aos substratos de reação.
Guiada por previsões teóricas e observações científicas de superfície, a equipe finalmente construiu sistemas reais de grupos metálicos principais contendo centros de metais de transição enterrados, mostrando o desempenho catalítico esperado nas reações de semi-hidrogenação de alcinos, hidroformilação de olefinas e acoplamento de Suzuki. Estes resultados confirmam ainda que as propriedades catalíticas dos metais de transição enterrados podem ser transferidas para os metais do grupo principal cataliticamente inertes expostos, isto é, a catálise condutora.
Este conceito pode fornecer uma proteção eficiente dos centros ativos tradicionais contra envenenamento ou lixiviação pela camada condutora, em contraste com os sistemas tradicionais suportados. Mais importante ainda, propõe-se que as propriedades catalíticas dos metais de transição enterrados possam ser reguladas com precisão ou completamente alteradas ao passarem pela camada condutora.
