Une équipe de chercheurs de l'Institut ITACA de l'Universitat Politècnica de València (UPV) et de l'Institut de recherche en technologie chimique, un centre commun du Conseil national espagnol de la recherche (CSIC) et de l'UPV, a découvert une nouvelle méthode pour la fabrication de des nanocatalyseurs métalliques plus durables et plus économiques.
Avec un fort potentiel dans le secteur industriel, la méthode contribuerait à la décarbonation de l’industrie. Les travaux ont été publiés dans la revue ACS Nano .
Cette nouvelle méthode est basée sur le processus d'exsolution activé par le rayonnement micro-ondes. L'exsolution est une méthode de génération de nanoparticules métalliques à la surface de matériaux céramiques. "À des températures élevées et dans une atmosphère réductrice (généralement de l'hydrogène), les atomes métalliques migrent de la structure du matériau vers sa surface, formant des nanoparticules métalliques ancrées à la surface. Cet ancrage augmente considérablement la résistance et la stabilité de ces nanoparticules, ce qui a un impact positif sur l'efficacité de ces catalyseurs", explique Beatriz García Baños, chercheuse dans le domaine des micro-ondes de l'Institut ITACA de l'UPV.
Dans l'étude, les chercheurs de l'UPV et du CSIC ont montré que grâce au rayonnement micro-ondes, ce processus peut être réalisé à des températures plus modérées et sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des atmosphères réductrices.
"De cette manière, des nanocatalyseurs actifs au nickel peuvent être produits dans le cadre d'un processus d'exsolution plus économe en énergie. Il a été prouvé que ces catalyseurs sont actifs et stables pour la réaction de production de CO à partir du CO2 , obtenant un produit d'intérêt industriel et contribuant à la décarbonisation du secteur", déclare Alfonso Juan Carrillo Del Teso, chercheur du Groupe de conversion et de stockage d'énergie de l'ITQ.
Le processus d'exsolution démontré dans les nanoparticules de nickel a été réalisé à des températures d'environ 400 ºC et des temps d'exposition de quelques secondes, alors que la procédure d'exsolution conventionnelle dans ces matériaux se déroule à des températures de 900 ºC, avec des temps d'environ 10 heures. De plus, cette technologie permet de réaliser une exsolution sans utiliser d'hydrogène.
"Pour toutes ces raisons, nous améliorons la durabilité du processus. De plus, en obtenant les catalyseurs à des températures plus douces et des temps d'exposition plus courts, nous réduisons les coûts du processus, qui sont également influencés par le fait de ne pas avoir à utiliser d'hydrogène comme gaz réducteur. ", ajoute Beatriz García Baños.
Le procédé développé par l'équipe UPV et CSIC est principalement destiné aux procédures catalytiques à haute température pour le stockage et la conversion des énergies renouvelables. Elle pourrait également s'appliquer aux réactions de reformage du biogaz pour la production de gaz de synthèse (précurseur des carburants liquides), CO2 réactions d'hydrogénation applicables aux systèmes Power-to-X et électrodes de fonctionnalisation pour piles à combustible et/ou électrolyseurs à haute température.
Plus d'informations : Andrés López-García et al, Exsolution par micro-ondes de nanoparticules de Ni dans des pérovskites déficientes en site A, ACS Nano (2023). DOI :10.1021/acsnano.3c08534
Informations sur le journal : ACS Nano
Fourni par l'Université Politècnica de València
