Fe-Poly (heptazine imide) as a Single-Atom Heterogeneous Catalyst: A Simple and Reproducible Method to Prepare Tetracoordinated Iron Single-Atom Sites

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Detalhes
  • Tipo de apresentação: Trabalho completo - apresentação oral 5 a 10 minutos
  • Eixo temático: Síntese e caracterização de catalisadores e adsorventes
  • Palavras chaves: Photooxidation; Single-atom Catalysis; Benzene Oxidation; Iron; Poly (heptazine imide);
  • 1 Universidade Federal de São Carlos
  • 2 Universidade Federal de Minas Gerais
  • 3 Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
  • 4 Max Planck Institute of Colloids and Interfaces

Fe-Poly (heptazine imide) as a Single-Atom Heterogeneous Catalyst: A Simple and Reproducible Method to Prepare Tetracoordinated Iron Single-Atom Sites

Ivo Teixeira

Universidade Federal de São Carlos

Resumo

Fe-N-C materials are very promising for single-atom catalysis (SAC), displaying excellent activities in oxidation reactions. The systematic investigation of the iron coordination mode revealed that Fe-N4C catalysts are the most active for C-H bond oxidation. However, these catalysts are commonly synthesized through an uncontrollable pyrolysis process, which leads to poorly organized structures with heterogeneous composition, rarely presenting only atomically dispersed Fe−N−C as active sites. Herein, a reliable and easily reproducible method to obtain highly active Fe SACs (atomically dispersed) with Fe-N4 sites is presented, using a one-step simple cation exchange method. By exchanging sodium cations from high crystalline Na-PHI, stable Fe single-atoms between the heptazine rings of the PHI structure were obtained. These Fe-N4 sites displayed an excellent selectivity in the photocatalytic oxidation of C-H bonds, with a remarkable catalytic activity under visible light irradiation, due to the promotion of highly active Fe(IV)/Fe(V)-oxo species by the holes originated from the photoactive support (PHI).

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Autor

Ivo Teixeira

Olá Fábio!

Muito obrigado! Nós testamos sim. No geral funciona muito bem para carbonos benzílicos, como diphenylmethane, indan e propylbenzene. Já o floureno que é uma molécula mais volumosa a conversão já cai para casa dos 40%, o que corrabora com a nossa proposta que os sítios ativos se encontram majoritariamente entre as folhas e não na superfície. 

Funciona também para hidrocarbonetos pequenos, hexano por exemplo forma 2-hexanone com 70% de conversão e quase 100% de seletividade.

Atenciosamente,

Ivo