La réduction électrochimique d'un groupe de composés organiques sur le platine dépend fortement de la disposition des atomes à la surface du platine. Christoph Bondue, postdoc dans le groupe de Marc Koper, publié ceci dans Catalyse naturelle le 4 mars. La réduction de ces composés est un processus important pour rendre les matières premières chimiques plus durables.

De loin, la plupart des matières premières de l'industrie chimique sont d'origine fossile, les rendant intrinsèquement insoutenables. Une alternative plus durable serait de passer à des matières premières liées à la biomasse, par exemple dans la synthèse des plastiques. Par rapport aux hydrocarbures fossiles, la biomasse contient beaucoup plus de liaisons C=O :un atome de carbone et d'oxygène avec une double liaison. Un tel composé avec une liaison C=O est également appelé une cétone. Avant que cette biomasse puisse être utilisée dans les procédés chimiques existants, les liaisons C=O doivent être réduites.

« Si vous pouvez réaliser cette réduction en utilisant de l'électricité produite de manière durable, autrement dit avec l'électrochimie, ce serait génial, " dit Marc Koper, Professeur de Catalyse et Chimie de Surface. "C'est ce sur quoi nous nous sommes concentrés dans cette étude." La recherche fait partie d'un projet NWO dans le cadre de "New Chemical Innovations, " cofinancé par Shell et Akzo Nobel.

Pour cette recherche, Bondue et Koper ont collaboré avec Federico Calle-Vallejo de l'Université de Barcelone. Calle-Vallejo a soutenu le travail expérimental avec des calculs informatiques. Les chercheurs ont examiné le composé cétonique le plus simple, le solvant acétone, mieux connu de la plupart des gens sous le nom de dissolvant pour vernis à ongles. Ils ont examiné la possibilité de réduire la liaison C=O en utilisant l'électrochimie, avec du platine comme électrocatalyseur. La structure atomique de la surface du platine a affecté non seulement l'efficacité de la réaction, mais aussi le résultat.

Par exemple, rien du tout ne se passe sur une surface de platine dans laquelle les atomes sont le plus étroitement emballés, dans la structure en nid d'abeille. Sur une surface dans laquelle les atomes de platine sont disposés comme un échiquier, il se forme un produit qui ne veut plus quitter la surface :une telle surface de platine s'inactive. La réduction réelle de la liaison C=O n'a lieu que s'il existe des défauts dans la structure de surface. Ce sont des interruptions dans la structure régulière en nid d'abeille ou en échiquier.

La catalyse se produit de telle manière que le produit de la réduction dépend de la façon dont les atomes de platine sont exactement disposés dans le défaut. Pour décrire cela plus en détail, chimiste utilise le numéro de coordination. Cela indique à combien d'autres atomes un atome de platine est connecté. Koper et ses collègues ont découvert qu'un défaut avec un nombre de coordination élevé produit du 2-propanol, un alcool. Sur un défaut avec un numéro de coordination inférieur, les chercheurs ont mesuré le propane – une molécule dans laquelle l'atome d'oxygène contenu à l'origine dans l'acétone a complètement réagi.

« Il a été rapporté régulièrement que la réactivité est très sensible à la structure de la surface du platine, " dit Koper. " Voir par exemple les recherches récentes de Ludo Juurlink, qui a utilisé une surface de platine incurvée. Mais l'observation que la sélectivité - ou le produit que vous fabriquez - est si sensible à la structure locale est tout à fait unique."

"Avec cette perspicacité, nous pouvons développer plus efficacement des catalyseurs pour la conversion de molécules liées à la biomasse en produits finaux souhaités, " dit Koper. "Nos expériences récentes montrent que des cétones plus complexes que l'acétone présentent le même comportement, comme la réduction de l'acétophénone, un parfum aromatique." C'est une indication que les recherches de Koper et de ses collaborateurs peuvent être extrapolées à la réduction de la biomasse.