Les catalyseurs bimétalliques supportés sont une classe importante de catalyseurs en catalyse hétérogène. Ils peuvent être appliqués dans divers domaines, comme l'électrocatalyse, conversion de biomasse, et la production d'hydrogène.

Cependant, les méthodes traditionnelles d'imprégnation et d'immobilisation pour la synthèse de nanoparticules bimétalliques supportées (BNP) sont souvent incontrôlables, créant ainsi des BNP avec une granulométrie non uniforme, faible degré d'alliage et répartition inhomogène sur les supports. Le résultat est une performance catalytique médiocre et une faible utilisation des métaux.

Pour améliorer la performance et l'efficacité des BNP soutenus, Prof. WANG Guanghui et Prof. Jiang Heqing de l'Institut de Qingdao de la bioénergie et de la technologie des bioprocédés (QIBEBT) de l'Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec le professeur Liu Jian du Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) du CAS, a récemment proposé une stratégie de nanoréacteur pour la synthèse évolutive des BNP ultrafins pris en charge.

Cette stratégie introduit des graines de haute qualité (nanoclusters Pd) et des ions Au dans le polymère mésoporeux dopé à l'azote (NMP). Le NMP est utilisé comme nanoréacteur pour la croissance ensemencée de BNP PdAu à l'état solide lors de la réduction thermique.

"Le Pd synthétisé 1 Au 1/4 Les BNP ont un diamètre très uniforme avec une erreur de 0,5 nm, et sont dispersés de manière homogène dans le support NMP, " a déclaré le professeur Wang.

Le Pd 1 Au 1/4 L'échantillon /NMP a montré des performances catalytiques améliorées dans la déshydrogénation de l'acide formique (AF) par rapport aux analogues monométalliques Pd/NMP et Au/NMP.

"L'activité accrue peut être attribuée à l'interaction électronique entre Pd et Au dans le Pd 1 Au 1/4 BNP. En outre, l'interaction électronique pourrait être ajustée en changeant la composition des BNP PdAu lors de la synthèse, " a déclaré le professeur Jiang.

De plus, le produit PdAu/NMP peut être moulé en monolithe par une presse à pastilles sous pression douce (1,0 bar) sans aucun liant, en raison de sa structure en forme de corail. Le monolithe contient des macropores abondants qui peuvent être bénéfiques pour le transfert de masse dans une réaction liquide.

Notamment, le monolithe de Pd 1 Au 1/4 /NMP présente toujours une activité considérable dans la déshydrogénation des AG avec une valeur TOF de 3684 h-1 à 333 K, et peut être recyclé cinq fois sans perte de masse ni changement d'activité.

De nombreux autres BNP à base de Pd pris en charge (diamètres allant de 2-3 nm) ont également été synthétisés à l'aide de cette méthode, dont PdRu, PdCo, PdNi, PdZn, BNP PdAg et PdCu.

Cette stratégie de nanoréacteur proposée fournit une voie efficace pour synthétiser divers catalyseurs bimétalliques supportés. Ces catalyseurs sont prometteurs pour des applications dans des procédés catalytiques verts et durables.

Cette étude a été publiée dans Matériaux aujourd'hui le 30 juillet.