Les éléments chimiques palladium (Pd) et ruthénium (Ru) sont tous deux utilisés séparément dans l'industrie chimique. Pendant longtemps, les chercheurs ont pensé que la combinaison des deux pourrait conduire à des propriétés améliorées et nouvelles pour les applications industrielles. Cependant, les deux éléments ne se mélangent pas facilement pour devenir un seul et même matériau.

Une étude publiée dans la revue Science et technologie des matériaux avancés passé en revue les dernières recherches sur la fabrication de nanomatériaux bimétalliques Pd-Ru.

Les premières recherches des deux dernières décennies ont montré que la simple combinaison de nanoparticules de Pd et de Ru conduisait à un mélange avec de meilleures propriétés à des fins catalytiques industrielles que l'un ou l'autre des deux éléments seuls. Depuis, de nombreux groupes ont fait état de nanoparticules d'alliage Pd-Ru. En variant les méthodes de fabrication et les compositions de Pd et Ru, Des nanomatériaux Pd-Ru aux propriétés différentes apparaissent et peuvent convenir à des applications industrielles.

En 2010, Hiroshi Kitagawa de l'Université japonaise de Kyoto et ses collègues ont fabriqué un "alliage solide-solution" (impliquant l'addition des atomes d'un élément au réseau cristallin de l'autre dans une réaction à haute température) à partir de deux éléments voisins de Pd dans le tableau périodique , argent (Ag) et rhodium (Rh). Le matériau résultant avait des propriétés intéressantes à des fins industrielles, y compris la capacité d'absorber l'hydrogène. Le Rh est important dans une variété de réactions dans l'industrie automobile ainsi que dans le traitement des gaz d'échappement industriels. Mais c'est rare et cher. Le succès d'Ag-Rh a conduit l'équipe à spéculer que, en raison de leurs similitudes, combiner Pd et Ru dans des nanoparticules d'alliage en solution solide pourrait conduire à un matériau ayant des propriétés similaires, fournissant une alternative potentielle à Rh.

En 2014, l'équipe a été la première à synthétiser des nanoparticules d'alliage Pd-Ru en solution solide. Ils ont découvert que les nanoparticules de Pd-Ru avaient des activités catalytiques plus élevées que les nanoparticules de Ru ou de Pd. Plus récemment, ils ont découvert que ces nanoparticules étaient très actives dans un processus catalytique important pour purifier les gaz nocifs des gaz d'échappement – ​​surpassant même les nanoparticules de Rh.

Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre comment la variation de la taille du matériau bimétallique affecte ses propriétés physiques et chimiques. Par exemple, la recherche a montré que la croissance de moins de cinq films de Pd ultrafins sur Ru rend le matériau résultant inerte à l'oxygène même si le Pd lui-même y est hautement réactif. La modélisation théorique sera également importante pour prédire et expliquer les propriétés du PdRu et d'autres nanomatériaux, conclut l'étude.