L'ajout de plomb et de calcium à un catalyseur industriel améliore considérablement sa capacité à soutenir la production de propylène à très haute température, le rendant stable et actif pendant un mois.

Les scientifiques de l'Université d'Hokkaido ont conçu un catalyseur pour la production de propylène qui est très stable même à 600 degrés C. Ils ont publié leur concept et leurs découvertes dans le journal. Angewandte Chemie Édition Internationale .

Le propylène est une matière première très recherchée et un élément constitutif pour une grande variété de produits, y compris dans le textile, plastiques et électronique. Initialement, il a été produit en tant que sous-produit de la décomposition d'hydrocarbures saturés dans un processus appelé vapocraquage. Cependant, ce procédé ne fournit plus les quantités nécessaires à l'industrie.

Plus récemment, l'industrie fabrique du propylène à partir du gaz de schiste. Le gaz de schiste contient une grande quantité de méthane, et de plus petites quantités d'éthane et de propane. Le propylène peut être produit à partir du propane en en retirant deux atomes d'hydrogène par un processus appelé déshydrogénation du propane. Ce processus nécessite des températures très élevées, environ 600 degrés C. Le platine est largement utilisé comme catalyseur dans la déshydrogénation du propane, car il est très efficace pour séparer les atomes d'hydrogène du carbone. Mais il est rapidement désactivé par des réactions secondaires qui se produisent à haute température.

Le professeur agrégé Shinya Furukawa a dirigé une équipe de scientifiques de l'Institut de catalyse de l'Université d'Hokkaido pour améliorer les catalyseurs au platine actuellement disponibles. Spécifiquement, ils travaillaient avec un catalyseur au platine allié au gallium, l'un des nombreux métaux inactifs qui peuvent aider à réduire les réactions secondaires indésirables qui désactivent le catalyseur à haute température en séparant les atomes de platine les uns des autres. Cependant, la séparation du gallium des atomes de platine n'est pas complète.

Furukawa et ses collègues ont ajouté des atomes de plomb à des nanoparticules de platine-gallium placées sur une base d'oxyde de silicium. Les atomes de plomb se sont attachés à la surface des nanoparticules partout où trois atomes de platine se trouvaient ensemble. Cela bloque les réactions secondaires qui se produisent sur les sites des atomes de platine agrégés, laissant des atomes simples faire le travail de déshydrogénation.

L'équipe a encore amélioré le catalyseur en déposant des ions calcium sur sa base d'oxyde de silicium. Les ions calcium donnent des électrons aux nanoparticules de platine-gallium, améliorant leur stabilité.

"Notre catalyseur platine-gallium "doublement décoré" avait une stabilité nettement supérieure d'un mois à 600 degrés C, par rapport à d'autres catalyseurs de déshydrogénation du propane signalés, qui sont désactivés en quelques jours, " dit Furukawa.

Les chercheurs ont testé des additifs et des bases autres que les ions calcium et l'oxyde de silicium respectivement, mais aucun n'avait la capacité catalytique et la stabilité supérieures du catalyseur au platine gallium doublement décoré.

"Notre concept de conception de catalyseur ouvre la voie à l'amélioration des performances catalytiques des intermétalliques dans la déshydrogénation d'hydrocarbures saturés, " dit Furukawa.