Hvordan to isomerer af [IrC₄H₂]⁺ reagerer uafhængigt med enten metan eller vand

Denne undersøgelse blev ledet af Prof. Shaodong Zhou (College of Chemical and Biological Engineering, Zhejiang University) og Prof. Xiao-Nan Wu (Kemiafdelingen, Fudan University). Eksperimenterne blev udført ved at bruge et ionfælde-massespektrometer udstyret med en laserfordampning-supersonisk ekspansionsion kombineret med kvantekemiske beregninger.

Interessant nok, under de anvendte betingelser to isomerer af [IrC₄ H₂ ] ⁺ sameksisterer med forskellige reaktiviteter, en af ​​dem aktiverer kun metan, mens den anden udelukkende er reaktiv med vand for at producere CO. Tilsyneladende, ved at variere koordinationsmønstrene, opnår Ir-centret ret distinkte evner til at mediere bindingsbrud og skabe processer. Reaktiviteten over for metan afhænger hovedsageligt af orbital-orienteringen, mens π-aromaticiteten af ​​reaktionskomplekset har betydning for omdannelsen af ​​vand.

"På grund af den komplekse overfladestruktur og sammensætning af katalysatorer er det af stor betydning at korrelere det aktive centers elektroniske struktur med dets reaktiviteter. Som en ideel model til at studere reaktionsmekanismen på strengt molekylært niveau kan gasfasereaktionen udføres under betingelser, der udelukker interferens fra det ydre miljø og er godt repeterbare. Kombineret med kvantekemiske beregninger kan det hjælpe os med at forstå reaktionsmekanismen dybt og implementere det rationelle design af højtydende katalysatorer," siger Zhou.

Et par implikationer dukker således op for at designe en Ir-katalysator til dampreformering af metan:1) flere elektronhul forventes på d-banerne (sandsynligvis induceret af lokal polarisering) af hensyn til den indledende H₃ CH-aktivering; 2) i samspillet mellem Ir-centret og CH₄ /H₂ O-molekyle, en stigning i den lokale aromaticitet er ugunstig for yderligere transformation, mens en stigning i den lokale anti-aromaticitet er indikativ for yderligere bindingsaktivering; stigningen af ​​både aromaticiteten og anti-aromaticiteten kan være mere tydelig for vand.

Forskningen blev offentliggjort i Science China Chemistry . + Udforsk yderligere

Forstå aromaticitet i katalyse for at frigøre nye muligheder