Atomair gedispergeerde katalysatoren hebben uitgebreide onderzoeksaandacht gekregen, omdat ze een uitstekende activiteit en unieke selectiviteit voor veel belangrijke katalytische reacties vertonen. De atomair verspreide aard van deze metaalkatalysatoren verleent hun unieke elektronische structuren evenals aangewezen coördinatie-onverzadigde omgevingen voor de geoptimaliseerde adsorptie/activering van de reactanten. Een grote uitdaging waarmee deze atomair gedispergeerde katalysatoren worden geconfronteerd, is dat de ondersteunde geïsoleerde metalatomen gewoonlijk thermisch onstabiel zijn en de neiging hebben om te aggregeren tot grote clusters/deeltjes bij geëvalueerde reactietemperaturen. Als resultaat, de meeste gerapporteerde atomair gedispergeerde katalysatoren hebben een extreem lage metaalbelading van minder dan 1,5 gew.%. Door de extreem lage metaalbelasting, veel atomair gedispergeerde katalysatoren hebben een lage massaspecifieke activiteit, die vaak als belangrijker wordt beschouwd, vooral in industriële toepassingen. Daarom, het ontwikkelen van nieuwe strategieën voor het construeren van atomair gedispergeerde katalysatoren met een hoge metaalbelading, hoge thermische stabiliteit, en hoge katalytische prestaties zijn van groot belang.

Om een ​​hoge metaalbelasting en een hoge thermische stabiliteit te bereiken, het dragermateriaal moet een hoog specifiek oppervlak hebben met overvloedige oppervlakteplaatsen die een sterke verankering kunnen bieden aan de ondersteunde metaalsoorten. In de tussentijd, voor het optimaliseren van de katalytische prestaties, het ondersteunende materiaal moet ook zorgvuldig worden gekozen om de elektronische eigenschappen van de ondersteunde soorten af ​​te stemmen, en om deel te nemen aan het katalyseren van de reactie. In een nieuw artikel gepubliceerd in het in Peking gevestigde Nationale wetenschappelijke recensie , wetenschappers aan het College of Chemistry and Molecular Engineering van de Universiteit van Peking in Peking, China, en aan de Universiteit van de Chinese Academie van Wetenschappen in Peking, China, en aan de Universiteit van Wetenschap en Technologie van China in Hefei, China rapporteert een gemakkelijke synthese van een thermisch stabiele atomair gedispergeerde Ir/MoC-katalysator met een metaalbelading tot wel 4 gew.%, een ongewoon hoge waarde voor carbide gedragen metaalkatalysatoren. De sterke interactie tussen Ir en het MoC-substraat maakt een hoge dispersie van Ir op het MoC-oppervlak mogelijk, en moduleert de elektronische structuur van de ondersteunde Ir-soorten. Met behulp van chinoline-hydrogenering als modelreactie, Ir/MoC-katalysator vertoont opmerkelijke reactiviteit, selectiviteit, en stabiliteit. De aanwezigheid van geïsoleerde Ir-atomen met een hoge dichtheid is de sleutel om een ​​hoge metaal-genormaliseerde activiteit en massaspecifieke activiteit te bereiken, terwijl MoC-substraat bijdraagt ​​​​aan het blokkeren van de niet-selectieve hydrogenering van benzeenring in chinoline bij ruwe reactieomstandigheden. Op basis van theoretische berekeningen, de auteurs laten zien dat het door water gestimuleerde chinoline-hydrogeneringsmechanisme de voorkeur heeft boven het Ir/MoC, wat bijdraagt ​​aan een hoge selectiviteit naar 1, 2, 3, 4-tetrahydrochinoline.

Opmerkelijk is dat de auteurs op het belang van metaalbelading voor atomair gedispergeerde katalysatoren hebben gewezen op basis van hun reactiegegevens als "We kunnen de conclusie trekken dat de Ir1-soorten op het α-MoC-oppervlak reactiever zijn dan Ir-clusters of Ir NP's in deze reactie, geeft de hoogste metaal-genormaliseerde activiteit op 0,5-4% Ir/α-MoC-katalysatoren. We moeten erop wijzen dat een zeer lage metaalbelading van een gedragen metaalkatalysator kan resulteren in een extreem lage massaspecifieke activiteit, wat een nadeel is in praktische toepassingen. In ons zicht, atomair gedispergeerde katalysatoren met hoge belasting (bijv. 4% Ir/α-MoC) en katalysatoren met de hoogste dichtheid van geïsoleerd metaalatoom (bijv. 7% Ir/α-MoC) zijn belangrijk voor zowel de academische wereld als de chemische industrie."