La redispersion oxydative à des températures élevées est utilisée depuis longtemps en catalyse hétérogène pour la régénération de catalyseurs métalliques frittés et la synthèse de catalyseurs métalliques à atomes uniques et en grappes. Ces processus de redispersion nécessitent un apport énergétique considérable. Par conséquent, la recherche de stratégies de redispersion respectueuses de l’environnement et économes en énergie reste une priorité urgente.
Un groupe de recherche dirigé par Fu Qiang de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a révélé la redispersion oxydative des particules de Cu assistée par l'eau par la formation d'hydroxyde de Cu à température ambiante (RT). L'étude a été publiée dans Nature Communications .
Les chercheurs ont découvert que les nanoparticules de Cu supportées à la surface du γ-Al2 O3 pourrait se redisperser spontanément à température ambiante. Ils ont vérifié que l'hydroxylation de la surface du support dans un environnement humide et la formation d'espèces Cu-OH étaient les facteurs clés conduisant à la redispersion RT des nanoparticules de Cu sur γ-Al2 O3 surfaces. Le O2 et H2 O a conduit à la formation d'espèces Cu hydroxylées, accélérant la diffusion des atomes de Cu sur le γ-Al2 O3 surface.
De plus, la plupart des surfaces de support, telles que γ-Al2 O3 , SiO2 , et CeO2 , pourrait subir une hydroxylation dans une atmosphère humide pour former d'abondants groupes OH de surface qui capturaient les espèces de Cu migratrices.
Les effets « push » (migration) et « pull » (ancrage) du H2 gazeux O a facilité la transformation structurelle des espèces de Cu des nanoparticules de Cu en atomes uniques de Cu à température ambiante, améliorant ainsi leur activité catalytique dans la réaction de déplacement inverse eau-gaz (RWGS) et d'oxydation préférentielle du monoxyde de carbone (CO-PROX).
Cette étude a mis en évidence le rôle important de H2 O dans l'évolution structurelle dynamique des nanocatalyseurs métalliques supportés et développé une stratégie simple pour la redispersion de catalyseurs frittés à base de Cu à température ambiante en utilisant O2 -H2 O traitement, évitant la consommation d'énergie des processus traditionnels de régénération à haute température.
"L'eau existe largement dans la catalyse hétérogène, et son effet sur l'évolution dynamique de la structure des nanocatalyseurs métalliques supportés ne peut être ignoré. Une plus grande attention devrait être accordée à une éventuelle redispersion/frittage des métaux dans des conditions contenant de l'eau", a déclaré le professeur Fu. /P>
Plus d'informations : Yamei Fan et al, Redispersion oxydative assistée par l'eau des particules de Cu par formation d'hydroxyde de Cu à température ambiante, Nature Communications (2024). DOI :10.1038/s41467-024-47397-z
Informations sur le journal : Communications naturelles
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
