Den direkt katalytiska oxidationen av alkaner har hög atomekonomi och appliceringsvärde för att bilda motsvarande kemiska organiska produkter som alkoholer, aldehyder, ketoner och karboxylsyra. Det är utmanande att uppnå effektiv och selektiv oxidation av alkaner under milda förhållanden på grund av de inerta C-H-bindningarna för alkaner.

Många forskare har utvecklat en serie järnbaserade katalysatorer som stöds för att simulera alkanbiologiskt monooxygenas med järncentrumatomer. Dock, traditionella metoder, såsom impregneringsmetod, jonbytesmetod, etc., är svåra att kontrollera dispersionen och avsättningsställningen för järnart på katalysatorbäraren.

Rent generellt, järnarter kan enkelt ersätta H ⁺ av Brønsted -syraplatser för att minska antalet Brønsted -syraplatser, och många typer av järnarter kommer att bildas på andra olika potentiella platser för ZSM-5 (Lewis-syrasäten och defektplatser, etc.). Samexistensen av flera aktiva centra på katalysatorn är en av huvudorsakerna till den låga selektiviteten.

Atomic layer deposition (ALD) är en avancerad tunnfilmsteknik genom enkelskiktskemisorption och reaktion av ångprekursorer på ytan av substrat med atom- och molekylär kontrollprecision.

Nyligen, Dr Bin Zhang och kollegor vid Institute of Coal Chemistry, Kinesiska vetenskapsakademien, rapportera en allmän strategi för att selektivt deponera högdispergerade Fe-arter i mikroporerna i ZSM-5 för att framställa FeOx/ZSM-5-katalysatorer.

De erhållna FeOx/ZSM-5-katalysatorerna utför hög selektivitet av cyklohexanon (92%-97%), och katalysatoraktiviteten är signifikant högre än de för de järnbaserade katalysatorer som rapporterats i litteraturen. Ferrocene (Fe (Cp) 2) används som en föregångare för avsättningen eftersom dess kinetiska diameter är mindre än porstorleken för ZSM-5. Ramen för ZSM-5 och Brønsted-syraplatserna är intakta under ALD, och Fe-arterna deponeras selektivt på defekt- och Lewis-syrasätena hos ZSM-5. Lastningen, storlek och ytelektroniskt tillstånd för FeOx -arter kan kontrolleras exakt genom att bara ändra ALD -cykler. Fe-innehållet i FeOx/ZSM-5-katalysatorn ökar linjärt med ökningen av ALD-cykler. Fe-O-Si-bindningar bildas dominerande över FeOx/ZSM-5 med en låg belastning av Fe, medan FeOx -nanopartiklar genereras vid en hög Fe -laddning. Jämfört med FeOx nanopartiklar, Fe-O-Si-arten utför högre omsättningsfrekvens och stabilitet i oxidationsreaktionen.