Les catalyseurs atomiquement dispersés ont fait l'objet d'une vaste attention de la recherche, car ils présentent une excellente activité et une sélectivité unique pour de nombreuses réactions catalytiques importantes. La nature atomiquement dispersée de ces catalyseurs métalliques confère leurs structures électroniques uniques ainsi que des environnements insaturés de coordination désignés pour l'adsorption/activation optimisée des réactifs. Un grand défi auquel sont confrontés ces catalyseurs dispersés atomiquement est que les atomes métalliques isolés supportés sont généralement thermiquement instables et ont tendance à s'agréger en gros amas/particules aux températures de réaction évaluées. Par conséquent, la plupart des catalyseurs à dispersion atomique rapportés ont une charge métallique extrêmement faible inférieure à 1,5 % en poids. En raison de la charge métallique extrêmement faible, de nombreux catalyseurs atomiquement dispersés souffrent d'une faible activité massique spécifique, ce qui est souvent considéré comme plus crucial, notamment dans les applications industrielles. Par conséquent, développer de nouvelles stratégies pour la construction de catalyseurs à dispersion atomique à forte charge métallique, haute stabilité thermique, et des performances catalytiques élevées sont d'une grande importance.

Afin d'obtenir une charge métallique élevée et une stabilité thermique élevée, le matériau de support doit avoir une surface spécifique élevée avec des sites de surface abondants qui pourraient fournir un ancrage solide aux espèces métalliques supportées. Pendant ce temps, pour optimiser les performances catalytiques, le matériau de support doit également être soigneusement choisi pour régler les propriétés électroniques de l'espèce supportée, et de participer à la catalyse de la réaction. Dans un nouvel article publié dans le journal basé à Pékin Revue scientifique nationale , scientifiques du Collège de chimie et de génie moléculaire de l'Université de Pékin à Pékin, Chine, et à l'Université de l'Académie chinoise des sciences à Pékin, Chine, et à l'Université des sciences et technologies de Chine à Hefei, La Chine rapporte une synthèse facile d'un catalyseur Ir/MoC à dispersion atomique thermiquement stable avec une charge de métal aussi élevée que 4 % en poids, une valeur inhabituellement élevée pour les catalyseurs métalliques supportés par des carbures. La forte interaction entre Ir et le substrat MoC permet une forte dispersion de l'Ir sur la surface du MoC, et module la structure électronique de l'espèce Ir supportée. En utilisant l'hydrogénation de la quinoléine comme réaction modèle, Le catalyseur Ir/MoC présente une réactivité remarquable, sélectivité, et stabilité. La présence d'atomes d'Ir isolés à haute densité est la clé pour obtenir une activité élevée normalisée en métal et une activité spécifique de masse, tandis que le substrat MoC contribue à bloquer l'hydrogénation non sélective du cycle benzénique dans la quinoléine dans des conditions de réaction difficiles. Sur la base de calculs théoriques, les auteurs montrent que le mécanisme d'hydrogénation de la quinoléine favorisée par l'eau est préféré à l'Ir/MoC, ce qui contribue à une sélectivité élevée envers 1, 2, 3, 4-tétrahydroquinoléine.

Il convient de noter que les auteurs ont souligné l'importance de la charge métallique pour le catalyseur dispersé atomiquement sur la base de leurs données de réaction comme "Nous pouvons tirer la conclusion que les espèces Ir1 sur la surface α-MoC sont plus réactives que les clusters Ir ou les NP Ir dans cette réaction, donnant l'activité normalisée par métal la plus élevée sur des catalyseurs de 0,5 à 4 % Ir/α-MoC. Nous devons souligner qu'une très faible charge métallique d'un catalyseur métallique supporté peut entraîner une activité spécifique de masse extrêmement faible, ce qui est un inconvénient dans les applications pratiques. Dans notre vision, un catalyseur à dispersion atomique à forte charge (par exemple 4% Ir/α-MoC) et un catalyseur avec la plus haute densité d'atomes métalliques isolés (par exemple 7% Ir/α-MoC) sont importants pour les universités et l'industrie chimique."