Reconnaissant la capacité de conversion laser-thermique ultrarapide et les caractéristiques imperméables et flexibles du graphène, le Dr Ye-Chuang Han et le professeur Zhong-Qun Tian ont eu l’idée d’utiliser le matériau comme nanoréacteur à diffusion contrainte pour les réactions à haute température.
En une impulsion d’irradiation laser nanoseconde, ils ont découvert que la zone irradiée du graphène atteignait une vitesse de chauffage/refroidissement étonnamment élevée de 109 ° C / s, et ont nommé la méthode de chauffage comme chauffage radiant ultrarapide confiné au graphène (GCURH). De plus, en collaborant avec le Dr Jun Yi (co-premier auteur) et le professeur Kostya S. Novoselov, ils ont effectué les calculs théoriques et ont découvert qu’un tel processus de refroidissement ultrarapide est en accord avec la loi de Stefan-Boltzmann, et le rayonnement est devenu le principal mode de libération d’énergie à des températures élevées.
Étant donné que la diffusion ultrarapide thermiquement activée, la collision et la combinaison d’atomes métalliques sont des processus fondamentaux pour synthétiser des amas métalliques subnanométriques en plein essor, et aucune méthode n’a permis la synthèse cinétiquement contrôlable d’amas métalliques subnanométriques sans compromettre la charge métallique.
Le Dr Ye-Chuang Han et le Dr Beibei Pang (co-premier auteur, Université des sciences et technologies de Chine) ont démontré que la méthode GCURH axée sur la cinétique est capable de synthétiser des catalyseurs en grappes de Co subnanométriques avec une charge métallique élevée jusqu’à 27,1 % en poids par pyrolyser une structure métallo-organique à base de Co en quelques microsecondes, ce qui représente l’une des combinaisons de charge de taille les plus élevées et le taux le plus rapide de pyrolyse MOF dans la littérature rapportée.
Dans l’ensemble, ce travail fournit une stratégie générale pour surmonter le compromis entre la taille ultra-petite et la charge élevée dans les catalyseurs en grappes métalliques, et est très prometteur pour les applications industrielles à venir des catalyseurs en grappes.
Le travail est publié dans la revue Examen scientifique national.
Plus d’information:
Ye-Chuang Han et al, Chauffage par rayonnement ultrarapide confiné au graphène pour les catalyseurs à grappes métalliques subnanométriques à charge élevée, Examen scientifique national (2023). DOI : 10.1093/nsr/nwad081