Les catalyseurs au platine hautement dispersés offrent de nouvelles possibilités pour les procédés industriels, comme la combustion sans flamme du méthane, propane, ou monoxyde de carbone, qui a moins d'émissions et est plus économe en ressources et cohérente que la combustion conventionnelle. Dans la revue Angewandte Chemie , une équipe de chercheurs rapporte quelles espèces de platine sont actives dans les oxydations à haute température et quels changements elles peuvent subir au cours du processus, conditions préalables importantes pour l'optimisation des catalyseurs.

Les atomes métalliques individuels et les amas constitués de quelques atomes métalliques seulement ont des propriétés catalytiques intéressantes déterminées par la nature exacte des espèces métalliques actives. D'habitude, ceux-ci sont très dispersés et déposés sur un support tel que la zéolithe, qui est une structure de charpente de silicate poreuse qui joue également un rôle dans les caractéristiques d'un catalyseur. Même le plus petit changement dans les centres actifs peut réduire considérablement l'efficacité d'un catalyseur. Par exemple, les métaux nobles comme le platine ont tendance à se désactiver de façon permanente lors du frittage dans des conditions difficiles.

Quelles espèces de platine spécifiques jouent un rôle dans les oxydations à haute température est difficile à déterminer, cependant, car un nombre important de telles espèces ne peut être facilement obtenu sans l'implication de leur support dans la catalyse. Une équipe dirigée par Pedro Serna (ExxonMobil Research and Engineering Co., New Jersey, NOUS.), ainsi que Manuel Moliner et Avelino Corma (Universitat Politècnica de València, Espagne) ont étudié le comportement d'atomes de platine individuels et de petits amas de platine sur des zéolites CHA spéciales, qui sont des supports non réductibles qui peuvent très bien stabiliser ces espèces.

Leur première expérience était une enquête sur le fractionnement de O( 2 ) en utilisant deux types différents de molécules d'oxygène isotopiquement pur, ( ¹⁶ )O( 2 ) et ( ¹⁸ )O( 2 ). Plus le catalyseur est actif, le plus mélangé ( ¹⁶ )O( ¹⁸ )O molécules sont formées lors de la recombinaison des atomes dissociés. Il a été montré que les amas de platine de moins d'un nanomètre sont significativement plus actifs que les atomes individuels ou les amas plus gros. Cependant, à des températures modérées (200 °C), les minuscules amas se désagrègent au fil du temps en atomes de platine individuels et l'activité catalytique pour diviser les extrémités de l'oxygène.

En revanche, l'équipe a découvert que pour l'oxydation des alcanes, comme le méthane, à des températures plus élevées, la combustion catalytique a été réalisée par des atomes de platine individuels. Ceux-ci se forment in situ dans le flux d'oxygène des amas initiaux, comme l'ont montré la spectroscopie d'absorption des rayons X et la microscopie électronique. L'étape critique de ces oxydations n'est pas la séparation de O( 2 ) mais la rupture des liaisons C-H, qui est moins sensible aux changements dans la structure du site actif.

Pour l'oxydation du CO, la catalyse est dominée par des amas de platine. Les atomes de platine individuels ne peuvent pas être stabilisés dans le flux de CO, Et ainsi, jouer aucun rôle. Par rapport aux supports en oxyde d'aluminium, la zéolite CHA a fourni une activité plus élevée et une plus grande stabilité des clusters de platine en présence de CO.

La grande stabilité des atomes de platine individuels pour la combustion du méthane et des petits amas de platine pour l'oxydation du CO, qui est conservé après régénération ou traitement à la vapeur chaude, ouvre de nouvelles possibilités pour les systèmes constitués de zéolites de platine et de silicate en tant que catalyseurs hétérogènes efficaces et robustes pour une variété de scénarios d'oxydation à haute température.