Synthèse directe de peroxyde d’hydrogène avec un catalyseur de nanoparticules platine-or


Peroxyde d'hydrogène, agent oxydant universel, production très efficace par processus simple

Schéma composite de d’or-platine. Crédit photo: Institut coréen des sciences et technologies (KIST)

Le d’ dilué dans l’eau est utilisé comme désinfectant pour le traitement des plaies. Il est largement utilisé dans l’industrie en tant qu’oxydant respectueux de l’environnement pour éliminer les contaminants des semi-conducteurs, le traitement des déchets et d’autres applications. Actuellement, il est principalement fabriqué par hydrogénation et oxydation séquentielles de l’anthraquinone (AQ). Cependant, ce processus est non seulement énergivore et nécessite des installations à grande échelle, mais AQ est également toxique.

Comme alternative au procédé AQ, les chercheurs ont proposé la directe du peroxyde d’hydrogène à partir d’hydrogène (H)2) et l’oxygène (O.2) en utilisant un catalyseur au palladium (Pd). Cependant, la était difficile à commercialiser en raison de la quantité d’eau (H.2O) est plus grand que le peroxyde d’hydrogène (H.2Ö2) Pendant le processus.

Au Korea Institute of Science and Technology (KIST), une équipe de recherche conjointe dirigée par le Dr. Sang Soo Han et Dr. Donghun Kim (Centre de recherche en informatique), Dr. Seung Yong Lee (Centre de recherche pour l’architecture des matériaux) et le professeur Kwan-Young Lee de l’Université de Corée (Université de Corée, président Jin Taek Chung) ont développé un catalyseur en alliage platine-or pour la production de peroxyde d’hydrogène basé sur une simulation informatique. La sélectivité du peroxyde d’hydrogène peut être augmentée à 95% en utilisant ce catalyseur, comparé à seulement 30 à 40% pour un catalyseur au palladium, indiquant que le peroxyde d’hydrogène résulte du catalyseur Pt-Au seulement une petite quantité d’eau.

Bien que l’immiscibilité intrinsèque des métaux rend difficile le mélange homogène du Pt et de l’Au afin de développer un catalyseur allié, les chercheurs ont réussi à synthétiser des nanoparticules sous forme d’alliages en réduisant de force les précurseurs de Pt et Au. En utilisant cette méthode, la teneur de chaque particule métallique pourrait également être contrôlée en ajustant la quantité de précurseurs de Pt et Au.

Le peroxyde d’hydrogène peut être produit n’importe où sans gros équipement, simplement en injectant à la fois de l’hydrogène gazeux et de l’oxygène gazeux dans une solution aqueuse à l’aide du nouveau catalyseur. Contrairement au catalyseur Pd, le catalyseur Pt-Au peut générer du peroxyde d’hydrogène jusqu’à 95% même à température ambiante (10 ° C) et pression atmosphérique (1 atm). De plus, en raison de la stabilité structurelle du catalyseur, une réaction catalytique peut être maintenue pendant plus de huit heures.

Les chercheurs ont clairement établi la structure cristalline des nanoparticules d’alliage Pt-Au grâce à des simulations informatiques supplémentaires, difficiles à résoudre à l’aide de techniques générales d’analyse des matériaux. Sang Soo Han, directeur du centre du KIST, a déclaré: « Il est important que les catalyseurs développés fournissent une option écologique pour la production de peroxyde d’hydrogène qui peut être utilisée sans restriction de sites de production. Par conséquent, commercialisation pour la synthèse directe de peroxyde d’hydrogène se produirait peut être grandement accéléré en surmontant la limitation des catalyseurs Pd avec une faible sélectivité. Le temps et le coût de développement de nouveaux catalyseurs, principalement par essais et erreurs, pourraient être considérablement réduits par des simulations informatiques.  »


Le carbone « défectueux » simplifie la production de peroxyde d’hydrogène


Plus d’information:
Hong Woo Lee et al., Alliage en solution solide de Pt et Au non miscibles augmente les performances catalytiques pour la synthèse directe de H2O2, Acta Materialia (2020). DOI: 10.1016 / j.actamat.2020.116563

Fourni par le Conseil national de recherches pour la science et la technologie

Citation: Synthèse directe du peroxyde d’hydrogène avec un catalyseur de nanoparticules de platine-or (2021, 16 février), consulté le 16 février 2021 sur https://phys.org/news/2021-02-synthesis-hydrogen-peroxide-platinum -gold -nanoparticle. html

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