Nuestros investigadores Raúl Arenal y Abhijit Roy, del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA, CSIC–Universidad de Zaragoza) y y del Laboratorio de Microscopías Avanzadas (LMA), de la Universidad de Zaragoza, participan en un estudio internacional, liderado por el grupo de Gianvito Vilé, Politécnico de Milán (Italia), y publicado en la revista científica Angewandte Chemie que aporta nuevas claves para diseñar catalizadores más eficientes.
El trabajo revela que aumentar la cantidad de átomos de manganeso en determinados fotocatalizadores no siempre mejora su funcionamiento, ya que se produce una reestructuración dinámica de estos sistemas ante la incorporación de Mn. A partir de cierta concentración, se producen cambios en la estructura del material que pueden reducir su eficacia.
La aportación del INMA ha sido clave en la caracterización de estos materiales. Raúl Arenal (investigador ARAID en la Universidad de Zaragoza) y Abhijit Roy, post doc en el equipo de Arenal (grupo de investigación «Nanoscopía en materiales de baja dimensionalidad» (NLDM), del INMA, CSIC-UNIZAR), han contribuido mediante técnicas avanzadas de microscopía electrónica de transmisión de barrido (STEM), cuyos análisis se han realizado en el Laboratorio de Microscopías Avanzadas (LMA) de la Universidad de Zaragoza.
Esta colaboración pone de relieve el valor de las infraestructuras científicas avanzadas y su papel en investigaciones internacionales que permiten comprender mejor los materiales a escala atómica.
📖 Publicación científica: Site density governs switching reactivity regimes during aerobic C–H oxidation in Mn single-atom photocatalysts
DOI: 10.1002/ange.3256491
Angew. Chem. Int. Ed. 2026, e3256491
Accepted: 3rd Sep. 2026
Viktoria Velichko, Agustín de Arriba, Areti Moutsiou, Elisabetta Inico, Andrea Olivati, Berta Pérez-Román, Jesús López-Sánchez, Ik Seon Kwon, Andrea Tonelli, Abhijit Roy, Valentina De Renzi, Raul Arenal, Annamaria Petrozza, Carlo Cavallotti, Gianvito Vilé
Abstract:
Understanding how the density of isolated metal sites affects the structure and function of single-atom catalysts remains a central challenge, particularly for photocatalysts based on polymeric semiconductors. In this study, we show that Mn incorporation in carbon nitride-supported single-atom photocatalysts (Mn1@CNx) triggers a regime transition without detectable Mn aggregation. At low-to-intermediate loadings, isolated Mn–Nx sites are accommodated within a partially delaminated CNx framework, promoting productive carrier trapping, oxygen activation, and selective aerobic benzylic C–H oxidation. Above a critical loading, however, Mn incorporation reorganizes the support into a distorted and densified architecture, modifies the Mn coordination environment, and shifts carrier dynamics toward unproductive recombination. Structural, spectroscopic, and computational analyses connect this transition to framework stacking, electronic disorder, and Mn-support coupling. During selective aerobic benzylic C–H oxidation, we show that this regime transition translates into a nonmonotonic activity response, in which additional isolated Mn sites become detrimental once support reorganization overrides the benefit of increased site density. Mechanistic experiments and theory support a photoinduced oxygen activation, with the productive regime enabled by the balance between isolated Mn sites and a favorable CNx trap-state landscape. These findings establish single-atom site density as a structural and photophysical design parameter for polymer-supported photocatalysts.
