En raison de leur efficacité maximale d'utilisation des atomes et de leurs propriétés catalytiques uniques, les catalyseurs à un seul atome (SAC) ont suscité un vif intérêt ces dernières années. Cependant, la plupart des SAC signalés sont limités à des composants actifs à site unique, avec de rares rapports sur les promoteurs de catalyseurs sous leurs formes uniques. Parce que les promoteurs sont des composants essentiels dans de nombreux catalyseurs industriels, l'exploration de la préparation de promoteurs mono-site devrait être d'un grand intérêt en catalyse, à la fois en recherche fondamentale et en recherche appliquée. Semblable aux SAC, ces promoteurs monosite ont une simplicité structurelle et une homogénéité, et son effet synergique sur la réaction catalytique devrait être unique mais encore clarifié.

Dans un article récent publié dans le journal basé à Pékin Revue scientifique nationale , scientifiques de l'Institut général de recherche sur les métaux non ferreux (GRINM) à Pékin, Chine, GRIPM Advanced Materials Co., Ltd. à Pékin, Chine et Institut de génie des procédés, Académie chinoise des sciences à Pékin, Chine, ont conçu et synthétisé des co-promoteurs dispersés atomiquement de Sn et Zn sur la surface de CuO. Comme démontré, ce catalyseur présentait un effet promoteur grandement amélioré dans la réaction de Rochow d'importance industrielle pour la synthèse du diméthyldichlorosilane. Aussi, pour la première fois, le mécanisme de promotion synergique a également été révélé.

Les auteurs ont utilisé une méthode hydrothermale facile pour synthétiser Sn 1 /CuO avec un grand nombre de lacunes de Cu surfaciques. Par ailleurs, ils ont étudié la structure de ce nouveau catalyseur en utilisant diverses méthodes de caractérisation et ont prouvé le succès du téléchargement des deux promoteurs à site unique. Les données XPS ont donné la preuve directe qu'il existe une forte interaction entre les atomes de Sn et de Zn. "Après incorporation avec des atomes de Zn, l'énergie de liaison du pic Cu 2p3/2 se déplace vers un côté de plus faible énergie par rapport à celle de CuO, et ce décalage s'observe évidemment dans 0.1Zn 1 -Sn 1 /CuO, indiquant une augmentation de la densité électronique sur les atomes de Cu avec la coexistence d'atomes de Sn et de Zn, " ils déclarent. Les résultats expérimentaux directs ont montré que ces sites de défauts générés en incorporant du Sn à site unique pourraient stabiliser davantage le Zn à site unique (voir la figure ci-dessous). " Les calculs de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) montrent également que sur CuO dopé au Sn ) surface, l'énergie de formation de la lacune Cu est de 0,78 eV inférieure à celle sur le CuO(110) propre, ce qui indique qu'il est plus facile de former des lacunes de Cu dans la surface dopée au Sn, " ajoutent-ils. Les résultats des calculs confirment également que Zn préfère combler les lacunes de Cu à proximité causées par le dopage Sn pour former des paires Sn-Zn.

En comparaison avec les catalyseurs conventionnels avec des promoteurs sous forme de nanoparticules, ce roman Zn 1 -Sn 1 Le catalyseur /CuO a une activité beaucoup plus élevée, sélectivité, et stabilité dans la synthèse du diméthyldichlorosilane via la réaction de Rochow d'importance industrielle. Les performances catalytiques améliorées sont attribuées à l'interaction synergique entre les co-promoteurs Sn et Zn à site unique, ce qui conduit à la modification de la structure électronique de CuO et favorise ainsi l'adsorption des molécules réactives.

"Ces promoteurs à site unique aident non seulement à élucider leur véritable mécanisme de promotion dans la réaction catalytique, mais aussi ouvrir une nouvelle voie pour optimiser les performances du catalyseur, " ils déclarent dans un article intitulé "Les paires Sn-Zn à un seul atome dans le catalyseur CuO favorisent la synthèse du diméthyldichlorosilane."

Ce travail a obtenu le soutien du Dr Wenxin Chen de l'Institut de technologie de Pékin, Chine; le professeur Jianmin Ma de l'Université du Hunan, Chine; Le professeur Ziyi Zhong de l'institut de technologie du Guangdong Technion Israel (GTIIT), Chine; et le professeur Yadong Li de l'Université Tsinghua, Chine.

« Ce travail apporte une nouvelle compréhension de l'effet synergique entre différents promoteurs et offrira des pistes pour la conception de nouveaux co-promoteurs dans les catalyseurs de réactions industrielles, " ils croient.