La structure de surface/interface et le mécanisme catalytique sont d'une grande importance dans de nombreuses réactions catalytiques pratiques.

Les monocristaux poreux qui combinent une structure de réseau ordonnée et des pores interconnectés désordonnés offrent une alternative pour créer des surfaces torsadées avec des sites actifs clairs et à haute densité dans des microstructures poreuses. Ils présentent les avantages d'une structure en treillis clair, composition chimique précise et surface de terminaison claire, qui démontre un énorme potentiel pour construire une structure de surface active tordue en continu et à haute densité.

Dans une étude publiée dans Angewandte Chemie Édition Internationale , le groupe de recherche dirigé par le professeur Xie Kui de l'Institut de recherche du Fujian sur la structure de la matière de l'Académie chinoise des sciences a développé du Mo monocristallin poreux 2 Monolithes N et MoN à une échelle de 2 cm pour améliorer la déshydrogénation non oxydante du propane en propylène.

La création de sites acides de Lewis à haute densité à la surface déficiente en électrons améliore efficacement l'activité catalytique à des températures réduites grâce au contrôle des structures de coordination insaturées Mo-N1/6 et Mo-N1/3.

Les chercheurs ont d'abord cultivé les monocristaux parents de MoO 3 , puis retiré la couche atomique cible périodique O dans une atmosphère d'ammoniac à 650-700 degrés C, et simultanément nitrifié et reconstruit la structure de charpente du monocristal de Mo-O métastable dans le Mo mésoporeux 2 N monocristal.

De la même manière, ils ont fait pousser des monocristaux de MoN poreux en contrôlant la température, débit et pression du gaz ammoniac.

De plus, les chercheurs ont visualisé la structure fine des surfaces torsadées et la structure active de coordination insaturée en azote métallique du monocristal poreux.

Ils ont découvert que l'ion Mo de la couche supérieure avec des structures de coordination insaturées Mo-N1/6 et Mo-N1/3 crée des sites acides de Lewis à haute densité à la surface, conduisant à une activation efficace de la liaison C-H sans trop de fissuration de la liaison C-C pendant la déshydrogénation du propane non oxydante.

~11% de conversion de propane et ~95% de sélectivité en propylène ont été démontrés avec du Mo monocristallin poreux 2 Monolithes de N et MoN à 500 degrés C sans que la dégradation ne soit observée même après 20 heures d'opération.

Cette étude fournit une référence importante pour la recherche sur la structure de surface et le mécanisme catalytique dans les réactions catalytiques réelles.