Des scientifiques de l'Université nationale de Singapour (NUS) ont imagé les changements structurels des catalyseurs de métaux nobles lors de l'oxydation du monoxyde de carbone (CO), montrant que les catalyseurs basculent entre les états inactifs et actifs en fonction de la température.

D'importants efforts de recherche ont été consacrés au développement de catalyseurs plus performants, car ils peuvent réduire le coût énergétique du maintien d'une réaction chimique. Cependant, de tels efforts sont souvent limités par un manque d'informations détaillées sur les changements structurels des catalyseurs au cours de ces réactions chimiques. Les catalyseurs peuvent changer de structure en fonction des conditions de réaction, mais la plupart des outils analytiques disponibles ne sont pas capables de capturer ces changements dans des environnements d'exploitation réalistes.

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Utkur MIRSAIDOV du Département de physique et du Département des sciences biologiques, NUS a démontré l'imagerie directe des changements structurels dans les nanoparticules de palladium (Pd) qui agissent comme des catalyseurs lors de la réaction d'oxydation du CO à des pressions atmosphériques en utilisant la microscopie électronique à transmission operando (MET). Les observations ont montré qu'en fonction de la température, les catalyseurs ont deux structures distinctes. La transformation d'une structure dominée par des facettes à faible indice à une structure arrondie due à l'augmentation de la température est associée à une transition de catalyseur inactif à actif. La réduction de la température inverse le changement structurel et les nanoparticules retournent à leur structure inactive. Résultats de modélisation thermodynamique du Dr Alexander GENEST et de son équipe à l'Institute of High Performance Computing, Agence pour la science, La technologie et la recherche ont confirmé leurs découvertes expérimentales selon lesquelles la structure à basse température contient moins de sites actifs à sa surface et est donc moins active par rapport à la structure à haute température.

Dr See Wee CHEE, le premier auteur du journal, mentionné, "Ces observations de transformations réversibles dans les catalyseurs ont des implications importantes pour la communauté de la catalyse. L'approche conventionnelle pour la caractérisation des catalyseurs consiste à retirer les catalyseurs de leurs conditions de travail pour des investigations ultérieures. Nos résultats montrent que la structure active du catalyseur peut ne pas être conservée pendant une telle processus et souligne le rôle important de l'operando les études jouent dans la conception et le développement de nouveaux catalyseurs."

Le groupe prévoit d'étendre ces études à des nanostructures et des réactions plus complexes, pertinentes pour l'industrie chimique.