La production de plus de 90 % de tous les produits chimiques que nous utilisons au quotidien repose sur des catalyseurs. Les catalyseurs accélèrent les réactions chimiques, peuvent réduire l’énergie nécessaire à ces processus et, dans certains cas, les réactions ne seraient pas possibles du tout sans catalyseurs.
Des chercheurs de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) ont développé un concept qui augmente la stabilité des catalyseurs à base de métaux nobles et nécessite moins de métaux nobles pour leur production. Leur étude a été publié dans la revue Chimie appliquée.
Les catalyseurs à base de métaux nobles sont utilisés dans de nombreux procédés de l’industrie chimique. La réduction de la quantité de métaux nobles nécessaire à leur production constitue une contribution importante à une utilisation durable des ressources.
« Notre approche améliorera considérablement la stabilité du catalyseur et assurera la formation de clusters de métaux nobles actifs même avec une très faible quantité de métal noble utilisée », explique le Dr Daria Gashnikova de l’Institut de technologie chimique et de chimie des polymères (ITCP) du KIT, qui est l’auteur principal de l’étude.
Pour obtenir les meilleures performances catalytiques possibles en utilisant la plus petite quantité possible de métaux nobles, les chercheurs de l’ITCP ont étudié atome par atome des catalyseurs supportés fréquemment utilisés. Dans ces catalyseurs supportés, le matériau où se déroule la réaction est finement réparti sur le support sous forme de petites nanoparticules.
Ces clusters sont dynamiques et changent de structure en fonction des conditions de réaction. Ils peuvent se combiner entre eux et se développer en particules plus grosses, de sorte que moins d’atomes de surface sont disponibles pour la réaction. Cependant, ils peuvent également se décomposer en atomes simples qui sont inefficaces par eux-mêmes. Ces deux phénomènes réduisent les performances catalytiques.
Le nouveau concept développé par les chercheurs de l’ITCP résout ce problème en tirant parti des interactions variables des métaux nobles avec différents matériaux de support.
Plus d’information:
Daria Gashnikova et al., Catalyseurs d’oxydation hautement actifs grâce au confinement des clusters de Pd sur des nano-îlots de CeO2, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI: 10.1002/anie.202408511