Des nanoscientifiques de l'Université d'Utrecht ont mis au point une nouvelle façon prometteuse de fabriquer des catalyseurs dans lesquels la quantité de métaux précieux nécessaires est réduite d'un facteur 10. Ces métaux précieux sont rares, mais essentiels dans de nombreux processus chimiques durables existants et futurs. La publication est parue le 8 juillet dans Science .

Les métaux précieux comme le platine sont largement utilisés dans l'industrie et dans la vie quotidienne. L'application la plus connue est actuellement dans le catalyseur de gaz d'échappement des voitures pour nettoyer les gaz de combustion du moteur. Mais les métaux précieux seront également nécessaires à l'avenir pour parvenir à une société plus durable, par exemple pour la production et la consommation d'hydrogène, un important vecteur énergétique du futur.

Mais la quantité de métaux précieux dans le monde est très limitée, c'est donc un défi majeur de réduire les quantités nécessaires. doctorat Le chercheur Luc Smulders de l'Institut Debye pour la science des nanomatériaux de l'Université d'Utrecht affirme que "le stock mondial de platine est estimé à 70 000 tonnes, soit environ 10 grammes par habitant mondial". Une pile à combustible dans une voiture, pour produire de l'électricité à partir d'hydrogène pour le moteur électrique, nécessite déjà environ 10 grammes de platine. Cela donne une idée de la nécessité d'utiliser le platine aussi efficacement que possible."

Appliquer le platine sur la zéolite avec précision

En collaboration avec un ancien boursier postdoctoral du même institut, Kang Cheng, Smulders, sous la supervision du professeur émérite Krijn de Jong, a étudié comment le platine peut être utilisé aussi efficacement que possible dans les catalyseurs. De Jong dit que "les catalyseurs de cette étude contiennent deux fonctions actives, à savoir un métal - le platine - et une fonction acide - une zéolite. Classiquement, le métal précieux est économisé en rendant les particules de platine aussi petites que possible. Ces petites particules, également appelées nanoparticules, ont un plus grand rapport de surface par unité de volume."

Les chimistes d'Utrecht ont maintenant suivi une voie complètement différente. Grâce à des techniques de synthèse particulières, ils ont positionné avec précision les particules de platine par rapport aux autres matières actives présentes dans le catalyseur. Smulders dit que "généralement, les nanoparticules dans les catalyseurs sont réparties de manière aléatoire sur le matériau. Nous avons découvert que l'effet catalytique du platine est tout aussi bon - et beaucoup moins nécessaire - s'il n'est appliqué qu'à la surface des cristaux de zéolite, au lieu d'être à l'intérieur ou à côté de la zéolite."

À l'échelle industrielle d'ici deux ans

De Jong dit que "cela signifie que seulement un dixième de la quantité de platine est nécessaire sans affecter les performances du catalyseur". Le travail est donc une percée pour l'utilisation des métaux précieux beaucoup plus efficacement dans les catalyseurs, et peut-être aussi dans d'autres applications qui sont essentielles pour parvenir à une société plus durable. Les chercheurs s'attendent à ce qu'il soit possible d'utiliser la technique à l'échelle industrielle dans les procédés existants d'ici un à deux ans. + Explorer plus loin

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