Le reformage à sec du méthane (DRM) est le processus de conversion du méthane (CH 4 ) et le dioxyde de carbone (CO 2 ) en gaz de synthèse (syngas). Depuis CO 2 et CH 4 sont les deux gaz à effet de serre (GES) atmosphériques les plus importants, ainsi que des sources de carbone abondantes et à faible coût, La GRC a le potentiel d'atténuer l'augmentation des émissions de GES et de réaliser simultanément une utilisation (plus) propre des combustibles fossiles.

Les catalyseurs Ni sont les candidats les plus prometteurs pour le DRM en raison de leur faible coût et de leur activité initiale élevée. Cependant, la désactivation in situ des catalyseurs causée principalement par le dépôt de carbone (cokéfaction) a entravé leur utilisation commerciale.

Des scientifiques de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences ont maintenant mis au point un catalyseur à atome unique à base de Ni (SAC) complètement résistant au coke. Leurs conclusions ont été publiées dans Communication Nature .

Les chercheurs ont d'abord développé un Ni SAC supporté par l'hydroxyapatite (HAP), étudié ses performances DRM, et a constaté que le Ni SAC et le nanocatalyseur Ni supportés par HAP se désactivaient rapidement pendant le DRM à haute température.

Cependant, la caractérisation des échantillons utilisés a révélé que les mécanismes de désactivation étaient totalement différents :Désactivation du nanocatalyseur d'origine avec le coke, tandis que la désactivation de Ni SAC provenait du frittage d'atomes uniques de Ni sans aucune formation de coke. Ces résultats impliquaient que le Ni SAC hautement stable et résistant au coke pouvait être obtenu si les atomes uniques de Ni étaient efficacement stabilisés lors de la réaction.

Les scientifiques ont ensuite dopé le HAP avec du cérium pour stabiliser les atomes uniques de Ni grâce à une forte interaction métal-support. Le Ni SAC supporté par HAP-Ce résultant était très stable lors de la réaction, sans aucune formation de coke.

D'autres études ont révélé que Ni SAC est intrinsèquement résistant au coke. En d'autres termes, aucun coke ne s'est formé pendant la réaction (contrairement au coke formé puis éliminé). La résistance au coke de Ni SAC découle de la capacité unique du catalyseur à activer sélectivement la première liaison C-H dans CH 4 .