Des scientifiques de l'Université polytechnique de Tomsk (TPU), avec des collègues des États-Unis et de l'Allemagne, ont trouvé un moyen d'obtenir des catalyseurs bon marché à partir de nitrure de bore hexagonal ou « graphène blanc ». La technologie peut être utilisée dans la production de carburant à base d'hydrogène respectueux de l'environnement.

Les chercheurs ont trouvé une nouvelle façon de fonctionnaliser un diélectrique, autrement connu sous le nom de graphène blanc, c'est-à-dire le nitrure de bore hexagonal (hBN), sans le détruire ni modifier ses propriétés. Grâce à la nouvelle méthode, les chercheurs ont synthétisé un nano tapis polymère avec une forte liaison covalente sur les échantillons.

Le professeur Raul Rodriguez de la TPU Research School of Chemistry &Applied Biomedical Sciences explique :

"Pour la première fois, nous avons réussi à fonctionnaliser de manière covalente le nitrure de bore hexagonal sans compositions chimiques fortes et l'introduction de nouveaux défauts dans le matériau. En réalité, les approches précédentes avaient abouti à un matériau différent avec des propriétés modifiées, c'est-à-dire du nitrure de bore hydrolysé. A notre tour, nous avons utilisé des nanodéfauts existant dans le matériau sans augmenter leur nombre, et la photopolymérisation écologique."

L'une des options prometteuses pour l'utilisation du nouveau matériau, selon les chercheurs, est des catalyseurs pour séparer l'eau en hydrogène et en oxygène. Avec ça en tête, les tapis en polymère ont fonctionné comme porteurs de substances actives, c'est-à-dire des matrices. Des nanoparticules de nickel ont été intégrées dans la matrice. Les catalyseurs obtenus ont été utilisés pour l'électrocatalyse. Des études ont montré qu'ils pouvaient être utilisés avec succès comme alternative au platine ou à l'or coûteux.

"L'un des défis importants de la catalyse est de forcer le matériau de départ à atteindre les centres actifs du catalyseur. "Les tapis de polymère forment une structure 3D qui aide à augmenter la zone de contact des centres actifs du catalyseur avec l'eau et rend l'acquisition d'hydrogène plus efficace. Il est très prometteur pour la production d'hydrogène carburant respectueux de l'environnement, ", dit le scientifique.

Le nitrure de bore est un composé binaire de bore et d'azote, tandis que le nitrure de bore hexagonal ou le graphène blanc est une poudre blanche semblable au talc avec un hexagonal, réseau de type graphène. Il résiste aux températures élevées et aux substances chimiques, non toxique, a un très faible coefficient de frottement, et fonctionne à la fois comme un diélectrique parfait et comme un bon conducteur de chaleur. Les matériaux de nitrure de bore sont largement utilisés dans les réactions de synthèse organique industrielle, dans le craquage du pétrole, pour la fabrication de produits de technologie à haute température, la production de semi-conducteurs, moyens d'extinction des incendies, etc.

Précédemment, un certain nombre d'études ont été consacrées à la fonctionnalisation du nitrure de bore hexagonal. Typiquement, ce processus utilise des oxydants chimiques puissants qui non seulement détruisent le matériau mais modifient également considérablement ses propriétés. La méthode, que les scientifiques du TPU et leurs collègues étrangers utilisent, leur permet d'éviter cela.

« Des études ont montré que nous obtenions des tapis polymères homogènes et durables qui peuvent être retirés du substrat de support et utilisés séparément. De plus, il s'agit d'une technologie assez universelle puisque pour la fonctionnalisation nous avons utilisé différents monomères qui permettent d'obtenir des matériaux aux propriétés optimales pour une utilisation dans divers dispositifs, ", explique le Pr Raul Rodriguez.