Concept de catalyseurs à base de métaux nobles à efficacité accrue
Une nouvelle approche pour la production de catalyseurs durables et économes en ressources bénéficie des interactions variables entre les métaux nobles et différents matériaux de support
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 est une contribution importante à l'utilisation durable des ressources. "Notre approche améliorera considérablement la stabilité du catalyseur et garantira la formation de grappes actives de métaux nobles même avec une très faible quantité de métaux nobles", 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 les catalyseurs supportés fréquemment utilisés. Dans ces catalyseurs supportés, le matériau où se produit la réaction est finement réparti sur le support sous forme de petites nanoparticules. Ces amas sont dynamiques et changent de structure en fonction des conditions de réaction. Ils peuvent se combiner entre eux et se transformer 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 individuels qui sont inefficaces par eux-mêmes. Ces deux phénomènes réduisent les performances catalytiques. Le nouveau concept mis au point par les chercheurs du PCTI résout ce problème en tirant parti des interactions variables des métaux nobles avec différents matériaux de support.
Des particules de palladium de taille nanométrique sur des "îlots" de céria rendent les catalyseurs à base de métaux nobles stables et efficaces.
Foto: ITCP, KIT
Matériau de support nouvellement conçu - Les atomes de métaux nobles se rassemblent pour former des "îlots" de céria
"Les métaux nobles, tels que le palladium, ont tendance à se lier intensément à la céria, mais n'interagissent pratiquement pas avec l'oxyde d'aluminium", explique Mme Gashnikova. C'est pourquoi nous avons appliqué le palladium à de minuscules "nano-îlots" de céria qui ont été finement répartis sur l'oxyde d'aluminium", poursuit la scientifique. L'optimisation du matériau de support garantit que les atomes de métaux nobles forment de préférence des sites sur les îlots de céria. La distance entre les îlots, d'une part, et la mobilité limitée du palladium lié à la céria, d'autre part, empêchent à la fois la formation d'amas trop importants et la décomposition du palladium en atomes individuels. La taille des amas de métaux nobles est définie par le nombre d'atomes de métaux nobles sur les différents îlots de céria. "Notre rêve est d'atteindre cet objectif pendant toute la durée de vie du catalyseur et, si possible, de stabiliser de petites particules composées de seulement 10 à 50 atomes", déclare le professeur Jan-Dierk Grunwaldt, membre de l'équipe de gestion du PCTI et porte-parole du Centre de recherche collaborative (CRC) 1441, "TrackAct".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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