Les carbures de métaux de transition ont attiré beaucoup d’attention en raison de leurs propriétés catalytiques uniques similaires aux métaux précieux. Parmi eux, les carbures de molybdène en phase α (α-MoC1-x) présentent une activité élevée dans l’activation de l’eau à une température ultra-basse dans le changement eau-gaz et le reformage en phase aqueuse de la réaction du méthanol.
Cependant, le procédé de préparation de l’α-MoC1-x cubique nécessite généralement un traitement d’ammonification supplémentaire à forte consommation d’énergie ou assisté par une quantité importante de métaux précieux, ce qui limite fortement son application.
Récemment, une équipe de recherche conjointe dirigée par le professeur Sun Jian, le Dr Yu Jiafeng et le Dr Liu Yuefeng du Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) de l’Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec le professeur Grunwaldt de L’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) d’Allemagne, a observé l’évolution dynamique de la structure cristalline au niveau atomique, ce qui a confirmé que la phase MoOx cubique était l’intermédiaire clé pour la synthèse de α-MoC1-x cubique à faces centrées en une étape processus de carburation.
Ce travail a été publié dans Journal de l’American Chemical Society le 23 novembre.
Les chercheurs ont effectué des analyses qualitatives et quantitatives des phases cristallines formées comme intermédiaires au cours du processus de carburation, et ont en outre surveillé l’évolution de la morphologie et de la structure cristalline par microscopie électronique à transmission environnementale.
Ils ont découvert que MoO3 était d’abord réduit en oxyde de Mo cubique pauvre en oxygène (MoOx) à basse température (300°C) en raison de l’activation de H2 par une trace de Rh. Ensuite, les atomes de carbone pourraient occuper les lacunes d’oxygène pour former des intermédiaires MoOxCy cubiques, qui étaient essentiels à une transformation ultérieure en α-MoC1–x via la voie topologique. La phase finale des carbures dépendait de la structure primaire des intermédiaires initiaux et de la voie d’évolution structurelle au cours du processus de carburation, où une réduction lente et progressive était nécessaire pour la formation d’α-MoC1–x actif.
« Ce travail révèle le facteur clé de l’évolution structurelle au cours du processus de carburation », a déclaré le professeur Sun. « Il fournit une stratégie plus facile et universelle pour la synthèse en une étape de α-MoC1–x. »
Plus d’information:
Xingtao Sun et al, In Situ Investigations on Structural Evolutions during the Facile Synthesis of Cubic α-MoC1–x Catalysts, Journal de l’American Chemical Society (2022). DOI : 10.1021/jacs.2c08979