Chloé Leroy Les métaux précieux, tels que le platine, le palladium et le rhodium, dans les convertisseurs catalytiques rendent les dispositifs de véhicule attrayants pour les voleurs, mais les chercheurs de l’Université de Floride centrale travaillent à réduire la quantité de métaux précieux nécessaires en eux – jusqu’à des atomes uniques – tout en tout en maximisant leur efficacité.
Les convertisseurs catalytiques, qui ont été largement introduits dans les véhicules américains dans les années 1970. Le prix des métaux précieux n’a cessé d’augmenter, tout comme le nombre de vols de pots catalytiques.
Dans des études récentes parues dans Mother nature Communications et le Journal of the American Chemical Modern society, les chercheurs de l’UCF ont montré qu’ils pouvaient, respectivement, utiliser du platine atomique pour contrôler les polluants et faire fonctionner le système à des températures moreover basses, ce qui est important pour éliminer les produits chimiques nocifs lorsqu’un véhicule est utilisé pour la première fois. départs.
Réglage fin de l’emplacement de l’atome de platine
Dans l’étude Nature Communications, les équipes de recherche de l’UCF dirigées par Fudong Liu, professeur adjoint au Département de génie civil, environnemental et de la development, et Talat Rahman, éminent professeur Pegasus au Département de physique, ont construit avec succès des atomes uniques de platine avec différents environnements de coordination atomique. à des endroits précis sur l’oxyde de cérium. L’oxyde de cérium est un oxyde métallique qui contribue à améliorer les performances de la réaction catalytique.
Liu et Rahman sont également affiliés au Pôle de catalyse pour les énergies renouvelables et les transformations chimiques (React).
Les atomes de platine ont présenté des comportements étonnamment distincts dans les réactions catalytiques. selon les chercheurs.
L’oxydation convertit le monoxyde de carbone mortel en dioxyde de carbone et l’ammoniac nocif en molécules d’azote et d’eau.
Leurs résultats suggèrent que les performances catalytiques des catalyseurs à un seul atome dans les réactions ciblées peuvent être maximisées en optimisant leurs buildings de coordination locales grâce à des stratégies simples et évolutives à l’échelle industrielle, explique Liu.
« En combinant des calculs de construction électronique avec des expériences de pointe, les équipes de Liu et Rahman ont fait une percée qui peut bénéficier de manière significative à la communauté de la catalyse hétérogène en concevant des catalyseurs à atome exceptional hautement efficaces pour les besoins environnementaux et énergétiques », a déclaré Liu dit.
« Nous avons développé avec succès une stratégie simple pour affiner sélectivement l’environnement de coordination locale des atomes uniques de platine afin d’obtenir des performances catalytiques satisfaisantes dans différentes réactions cibles, ce qui fera progresser la compréhension de la catalyse à atome one of a kind », a-t-il déclaré.
Rahman dit que leur travail collaboratif démontre remark la théorie et les expériences fonctionnant en tandem peuvent dévoiler des mécanismes microscopiques responsables de l’amélioration de l’activité et de la sélectivité catalytiques.
Catalyseur efficace d’oxydation du monoxyde de carbone
Dans l’étude du Journal of the American Chemical Society, Liu et ses collaborateurs de Virginia Tech et de l’Université de technologie de Pékin ont considérablement amélioré l’efficacité de purification du monoxyde de carbone d’un catalyseur platine-céria-alumine de 3.
Ils l’ont fait grâce au contrôle précis des buildings de coordination du platine au niveau atomique sur un aid cérium-alumine disponible dans l’industrie.
“La structure locale du web page actif au sein d’un catalyseur détermine ses performances catalytiques”, explique Liu. “Cependant, le contrôle précis de la construction de coordination locale des web sites actifs et l’élucidation des relations composition-general performance intrinsèques sont de grands défis dans le domaine de la catalyse hétérogène.”
“Nous avons travaillé pour contrôler la composition de coordination locale des internet sites métalliques au niveau atomique, développer un catalyseur très efficace dans les réactions liées à la purification de l’environnement et révéler la relation framework-functionality des catalyseurs nouvellement fabriqués pour guider la conception potential du catalyseur”, a-t-il déclaré. dit.
À l’aide d’une stratégie d’enrichissement des défauts de surface.
À l’aide de la microscopie électronique à transmission à champ noir annulaire à angle élevé, l’un des principaux coauteurs, Yue Lu de l’Université de technologie de Pékin, a observé directement que les constructions à couche distinctive atomique de platine et à atome exclusive de platine montrant une exposition à 100 % au métal étaient intégrées dans réseau d’oxyde de cérium ou adsorbé sur la surface de l’oxyde de cérium.
Le website monocouche atomique de platine intégré a montré la plus grande efficacité dans la purification du monoxyde de carbone, qui était 3,5 fois supérieure à celle de la monocouche atomique de platine adsorbé et 10 à 70 fois supérieure à celle des internet sites à atome exceptional de platine.
En collaboration avec le groupe de recherche de Hongliang Xin à Virginia Tech, à la fois des areas expérimentaux et théoriques, l’équipe a conclu que la construction monocouche atomique exceptional en platine intégrée pourrait favoriser l’activation des espèces d’oxygène interfaciales et ainsi bénéficier à l’oxydation du monoxyde de carbone à basse température.
a déclaré Liu.
“Nous avons montré remark contrôler et utiliser les constructions des sites métalliques à un seul atome., a déclaré Liu. “Cela ouvrira la voie à la conception long run de catalyseurs environnementaux au niveau atomique et permettra d’atteindre une efficacité élevée dans les purposes pratiques.”
