Des chercheurs dirigés par Keigo Kamata et Michikazu Hara de l'Institut de technologie de Tokyo (Tokyo Tech) ont développé un catalyseur de pérovskite à base de ruthénium qui montre une forte activité même à basse température (jusqu'à 313 K). Le catalyseur réutilisable ne nécessite pas d'additifs, ce qui signifie qu'il peut empêcher la formation de sous-produits toxiques. L'oxydation des sulfures est un processus commercialement important avec de larges applications allant de la production de produits chimiques à la gestion de l'environnement.

Les chercheurs ont réussi à développer un ruthénate de baryum (BaRuO 3 ) pérovskite - le premier catalyseur de ce type à être capable de l'oxydation sélective des sulfures dans des conditions douces, avec de l'oxygène moléculaire (O 2 ) comme seul oxydant et sans besoin d'additifs.

Communiquer leurs conclusions dans Matériaux et interfaces appliqués ACS , les chercheurs déclarent que BaRuO 3 présente trois avantages par rapport aux catalyseurs conventionnels.

Premièrement, il présente des performances élevées même à 313 K, une température bien inférieure à la plage de 373 à 423 K signalée dans les systèmes précédents, y compris d'autres catalyseurs à base de ruthénium et de manganèse. Deuxièmement, son taux élevé de transfert d'oxygène indique qu'il a de nombreuses utilisations potentielles; par exemple, elle est applicable à la désulfuration oxydante du dibenzothiophène, qui peut produire un rendement de 99% de sulfone pure. Troisièmement, le nouveau catalyseur est recyclable - la présente étude a montré que BaRuO 3 peut être réutilisé au moins trois fois sans perte de performance.

La réalisation surmonte plusieurs limitations classiques, comme le besoin d'additifs, réactifs toxiques et des températures de réaction élevées pour obtenir de bonnes performances catalytiques.

Le catalyseur a une structure rhomboédrique (voir figure 1). Alors que d'autres catalyseurs à base de ruthénium étudiés à ce jour tels que SrRuO 3 , CaRuO 3 et RuO 2 peuvent tous être décrits comme ayant des unités octaédriques partageant les coins, BaRuO 3 a des octaèdres à visage partagé. Cette configuration est considérée comme l'une des principales raisons de la capacité de transfert d'oxygène plus élevée du catalyseur.

La manière dont BaRuO 3 a été synthétisé - sur la base de la méthode sol-gel à l'aide d'acide malique - était également important. Les chercheurs disent :« L'activité catalytique et la surface spécifique du BaRuO 3 synthétisés par la méthode assistée par l'acide malique étaient plus élevés que ceux de BaRuO 3 synthétisé par la méthode du complexe polymérisé."

L'étude met en évidence l'importance des changements subtils dans la structure à l'échelle nanométrique des catalyseurs pérovskites, et pourrait fournir des pistes prometteuses pour de nouvelles recherches sur une large gamme de matériaux fonctionnels à base de pérovskite.