Des scientifiques du laboratoire national d'Argonne du département américain de l'Énergie ont identifié une nouvelle classe de catalyseurs à base d'argent pour la production d'oxyde de propylène chimique utile sur le plan industriel, à la fois respectueux de l'environnement et moins coûteux.

« La production d'oxyde de propylène contient une quantité importante de sous-produits nocifs pour l'environnement, y compris les déchets chlorés ou peroxycarboxyliques, " a déclaré le chimiste Stefan Vajda de la Division des sciences des matériaux et du Centre pour les matériaux à l'échelle nano d'Argonne. " Nous avons identifié des nanoclusters d'argent comme catalyseur qui produisent ce produit chimique avec peu de sous-produits à basse température. "

L'oxyde de propylène est couramment utilisé dans la création de plastiques et de propylène glycols pour les peintures, détergents ménagers et liquides de freins automobiles.

L'étude est le résultat d'une équipe hautement collaborative qui a impliqué cinq divisions d'Argonne et des collaborateurs du Fritz-Haber-Institut de Berlin et de l'Université de l'Illinois à Chicago, y compris une collaboration entre l'effort expérimental dirigé par Stefan Vajda et l'analyse théorique dirigée par le chimiste des matériaux Larry Curtiss et le nanoscientifique Jeff Greeley.

De grosses particules d'argent ont été utilisées pour produire de l'oxyde de propylène à partir de propylène, mais ont souffert d'une faible sélectivité ou d'une faible conversion en oxyde de propylène, créant une grande quantité de dioxyde de carbone. Vajda a découvert que des grappes d'argent à l'échelle nanométrique, composé à la fois de trois atomes ainsi que d'amas plus gros de 3,5 nanomètres, sont des catalyseurs hautement actifs et sélectifs pour la production d'oxyde de propylène.

Curtiss et Greeley ont ensuite modélisé le mécanisme sous-jacent qui explique pourquoi ces nanoparticules d'argent ultra petites étaient si efficaces pour créer de l'oxyde de propylène. Ils ont découvert que la structure électronique à coque ouverte des catalyseurs à l'argent était à l'origine de la sélectivité des nanoclusters.

« L'oxyde de propylène est un élément constitutif de la création de plusieurs autres produits chimiques pertinents pour l'industrie, mais les méthodes actuelles de création ne sont pas efficaces, " dit Curtiss.

"C'est fondamentalement une réaction du Saint Graal, " a fait remarquer Greeley. " Le travail ouvre un nouveau chapitre dans le domaine de l'argent comme catalyseur pour l'époxydation du propène, " ajouta Curtiss.

Un article sur ce travail sera publié dans le numéro du 9 avril de la revue Science .