Des superstructures polyvalentes composées de nanoparticules ont récemment été préparées à l'aide de diverses méthodes de désassemblage. Cependant, peu d'informations sont connues sur la façon dont le démontage structurel influence les performances catalytiques des matériaux. Professeur Scientia Rose Amal, Le chercheur du vice-chancelier Hamid Arandiyan et un groupe du groupe de recherche sur les particules et la catalyse de l'école de génie chimique de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) ont publié leurs recherches sur cette question dans Communication Nature .

L'équipe de recherche dirigée par le Dr Jason Scott et le professeur Sean Smith en collaboration avec l'Université Curtin et l'Université de technologie de Pékin a développé une méthode qui leur permet de fabriquer des cristaux avec une grande fraction de facettes réactives. Un catalyseur de pérovskite mésostructuré ordonné La0.6Sr0.4MnO3 (LSMO) a été désassemblé à l'aide d'une stratégie de fragmentation unique, de sorte que les faces réactives nouvellement exposées (001) à chaque fracture étaient plus réactives vis-à-vis de l'oxydation du méthane que les faces normales (c'est-à-dire avant le démontage)

Il est très intéressant d'utiliser le méthane comme combustible alternatif au charbon et au pétrole en raison de son rapport hydrogène/carbone élevé qui génère des émissions de gaz à effet de serre comparativement plus faibles. Les catalyseurs commerciaux pour la combustion du méthane contiennent des métaux précieux (par exemple Pt et Pd) qui sont d'un coût élevé et d'une mauvaise stabilité thermique (causée par l'agglomération des dépôts métalliques). L'utilisation de catalyseurs de type pérovskite pour remplacer les catalyseurs supportés par des métaux nobles pour l'oxydation du méthane a récemment attiré l'attention en raison de leur excellente stabilité thermique. Dans leur article récemment publié, l'équipe de recherche décrit une méthode de fragmentation simple pour synthétiser une nouvelle pérovskite LSMO mésostructurée hexapode tridimensionnelle.

Sur la fragmentation de structures macroporeuses tridimensionnelles ordonnées (3DOM) de manière contrôlée, via un processus qui a été assimilé à la rétrosynthèse, des blocs de construction en forme d'hexapode possédant des facettes cristallines actives nouvellement exposées ont été récoltés. De puissantes techniques de caractérisation ont été couplées à des calculs théoriques pour définir la manière dont la configuration améliorée favorise la réaction de combustion du méthane.

Les nouvelles (110) facettes réactives exposées aux points de fracture faibles de la structure 3DOM offrent une surface supplémentaire et introduisent des surfaces possédant une barrière énergétique réduite pour l'extraction d'hydrogène du méthane (CH4* → CH3* + H*) par rapport au facettes non réactives 3DOM (001) régulières. Nous pensons que la philosophie de conception et la stratégie de préparation du LSMO 3-D offrent une voie originale vers l'ingénierie de catalyseurs à haute efficacité.

La technique de fragmentation peut être étendue à la préparation contrôlée et à la stabilisation d'autres nanomatériaux avec de larges applications, Pour cette raison, c'est d'une grande importance. L'approche démontre la faisabilité, "le domaine des matériaux mésoporeux est avide de plus en plus de chercheurs d'autres domaines pour explorer des applications intéressantes, ", déclare Yuan Wang, doctorant du groupe de recherche sur les particules et la catalyse (PartCat). " Il y a encore beaucoup de place pour l'amélioration des catalyseurs de pérovskite classés hiérarchiquement conçus pour réduire les concentrations de gaz à effet de serre dans l'atmosphère en oxydant les émissions de méthane et donc améliorer la rentabilité, " ajoute le Dr Hamid Arandiyan du groupe de recherche PartCat.