Un groupe de recherche de l'Institut des matériaux et systèmes du futur de l'Université de Nagoya au Japon a développé une nouvelle méthode « one-pot » pour fabriquer des nanofeuilles en utilisant des métaux moins rares. Leur découverte devrait permettre de rendre le processus de production d'énergie plus respectueux de l'environnement. La revue ACS Nano a publié l'étude.

La production d’énergie propre est importante car elle contribue à réduire le réchauffement climatique et à bâtir une société neutre en carbone. Une source potentielle d’énergie propre utilise des catalyseurs à hydrogène, tels que le palladium (Pd). Les industries utilisent le Pd en électrolyse pour séparer l’eau en hydrogène et oxygène. L’hydrogène contenu dans les piles à combustible est ensuite utilisé pour produire de l’électricité. Le seul sous-produit est l'eau.

Le palladium est couramment utilisé sous forme de « nanoparticules » sphériques pour une utilisation comme catalyseur. Cependant, une surface plus plate et plus fine utiliserait moins de métaux précieux et augmenterait la surface disponible pour la réaction.

Minoru Osada de l'Université de Nagoya et son groupe de recherche ont développé une nouvelle façon de fabriquer des nanofeuilles de Pd. Ils l’ont baptisée « méthode one-pot » car elle peut être réalisée dans une seule bouteille en verre. Les feuilles résultantes étaient si fines (1 à 2 nm) qu'elles peuvent être comparées à la taille d'une seule molécule ou d'un brin d'ADN.

Selon Osada, « Notre méthode nouvellement développée est un processus sûr, simple et économe en énergie. Les nanofeuilles peuvent être synthétisées à une basse température de 75 °C en une seule heure sans récipient de réaction spécial. Bien que la méthode de synthèse conventionnelle ait du mal à synthétiser des nanofeuilles d'épaisseur et de taille uniformes, notre méthode one-pot peut facilement le faire."

Ces nanofeuilles offrent de grandes améliorations par rapport à la technologie existante. "Nos nanofeuilles 2D ont une surface 2,8 fois supérieure à celle des nanoparticules sphériques en raison de leur forme en forme de feuille", a déclaré Osada. "Ils avaient une activité catalytique deux fois supérieure à celle de la génération actuelle de catalyseurs de dégagement d'hydrogène lors des tests de performance."

Les réactions à l’hydrogène étant importantes pour de nombreuses industries, cette recherche promet d’avoir un impact transformateur. Osada a exprimé l'espoir que les nouvelles nanofeuilles de Pd seraient utilisées non seulement dans les énergies renouvelables, mais également dans un large éventail d'industries.

"À ce jour, les nanoparticules de Pd ont été largement utilisées comme catalyseurs importants pour diverses réactions chimiques allant de la purification des gaz à la synthèse pharmaceutique. Les nanofeuilles de Pd pourraient potentiellement remplacer les catalyseurs de Pd conventionnels et révolutionner ces processus."

Plus d'informations : Sumiya Ando et al, Synthèse facile de nanofeuilles de Pd et implications pour une activité catalytique supérieure, ACS Nano (2023). DOI :10.1021/acsnano.3c07861

Informations sur le journal : ACS Nano

Fourni par l'Université de Nagoya