Les catalyseurs à un seul atome (SAC) supportés ont émergé comme une nouvelle frontière dans la catalyse hétérogène et ont suscité un large intérêt pour leurs bonnes performances catalytiques démontrées en raison de leur efficacité atomique élevée et de leurs sites actifs relativement homogènes.

Les ingénieurs ont développé des stratégies pour fabriquer des SAC. Cependant, les stabiliser efficacement reste un défi, car les atomes isolés individuellement dispersés ont tendance à s'agréger en nanoparticules (NPs) thermodynamiquement plus stables.

Scientifiques de l'Université nationale de Singapour, Université de Kyoto, L'Université d'Hokkaido et l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences ont maintenant développé une stratégie pour stabiliser les atomes métalliques isolés sur divers supports d'oxyde en utilisant des liquides ioniques (IL) comme stabilisateur électronique. Leurs conclusions ont été publiées dans Chimie le 4 novembre.

Les scientifiques ont étudié l'effet des IL communs sur la stabilisation de Pt1 et Pd1 à un seul atome sur plusieurs supports. Le SAC stabilisé aux ILs (ILSSAC) 0.2Pt/HAP (hydroxyapatite) a d'abord été choisi comme exemple pour caractériser l'état de dispersion du Pt avant et après la réaction d'hydrogénation, et quantifier l'effet de stabilisation électrostatique des IL sur le Pt à un seul atome à l'aide de calculs de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT).

Après, la stratégie a été étendue aux catalyseurs Pt1 dispersés sur divers supports et aux catalyseurs Pd1 à un seul atome chargés sur HAP pour prouver l'applicabilité générale de la stratégie.

"Les résultats ont montré que l'introduction de liquides ioniques en tant que stabilisant stabilise non seulement efficacement Pt1 et Pd1 à un seul atome sur HAP et d'autres supports d'oxyde, mais améliore également leurs performances catalytiques, " a déclaré Qiao Botao, un chercheur de DICP.

Considérant que les propriétés physico-chimiques des IL peuvent être facilement affinées par le contrôle rationnel des cations et des anions, La stabilisation des IL est une stratégie simple pour améliorer la stabilité d'une large gamme de catalyseurs à un seul atome déjà rapportés dans la littérature ou en cours de développement dans divers laboratoires.