È stato dimostrato un polimero organico poroso con funzionalità aminopiridiniche con siti attivi a singolo atomo di Ir analoghi ai complessi a pinza Ir mononucleari. Credito:DICP
I catalizzatori a singolo atomo (SAC) con centri metallici attivi atomicamente dispersi su supporti rappresentano un intermediario tra catalisi eterogenea e omogenea. Perciò, la comprensione del prototipo di catalisi omogenea crea una grande opportunità per la progettazione di SAC e lo sviluppo di applicazioni correlate.
HUANG Yanqiang e i colleghi del gruppo di ricerca del prof. Zhang Tao presso il Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze hanno recentemente sviluppato una strategia per progettare razionalmente un catalizzatore a singolo atomo. Il metodo prevede la creazione di siti attivi a singolo atomo su supporti basati su prototipi omologhi omogenei. Questo processo garantisce la stabilità dei siti attivi e preserva anche la capacità catalitica durante i corrispondenti processi omogenei.
La strategia è esemplificata nei catalizzatori a base di Ir per la trasformazione catalitica della CO 2 formare. Il supporto in un SAC è simile ai ligandi di un complesso metallico mononucleare in catalisi omogenea. La struttura atomica superficiale del supporto si comporta come un "chelatore" di complessi organici verso i centri metallici del singolo atomo, e questa funzione è direttamente correlata al legame chimico e allo stato elettronico dei siti metallici attivi.
Di conseguenza, la progettazione di un supporto con gruppi funzionali donatori di elettroni, che imita un complesso a tenaglia Ir mononucleare, è un fattore chiave nello sviluppo di un SAC a base di Ir per la trasformazione catalitica della CO 2 formare.
Sviluppando un polimero organico poroso con funzionalità amminopiridiniche per costruire siti attivi a singolo atomo di Ir analoghi ai complessi mononucleari di Ir (Fig. 1), questo materiale mostra un'attività superiore rispetto ai catalizzatori di nanoparticelle convenzionali durante l'idrogenazione della CO 2 formare in condizioni blande. Questo rappresenta la migliore prestazione finora per una conversione eterogenea di CO 2 formare, mantenendo un'eccezionale stabilità al momento del riciclaggio.
Nel frattempo, un meccanismo catalitico simile a quello su un catalizzatore Ir omogeneo è stato osservato con questo SAC a base di Ir quasi omogeneo. La presente strategia fornisce una base promettente per la progettazione di SAC efficienti da utilizzare nelle attuali conversioni chimiche omogenee, e serve a illustrare il potenziale ponte tra catalisi omogenea ed eterogenea.
Pubblicato in chimica , questo lavoro è stato sostenuto dal National Key R&D Program of China, il programma di ricerca strategica prioritaria dell'Accademia cinese delle scienze, e la National Natural Science Foundation of China.
