I catalizzatori bimetallici supportati sono un'importante classe di catalizzatori nella catalisi eterogenea. Possono essere applicati in vari campi, come l'elettrocatalisi, conversione della biomassa, e produzione di idrogeno.

Però, i metodi tradizionali di impregnazione e immobilizzazione per la sintesi di nanoparticelle bimetalliche supportate (BNP) sono spesso incontrollabili, creando così BNP con granulometria non uniforme, basso grado di lega e distribuzione disomogenea sui supporti. Il risultato è una scarsa prestazione catalitica e un basso utilizzo del metallo.

Per migliorare le prestazioni e l'efficienza dei BNP supportati, Prof. WANG Guanghui e Prof. Jiang Heqing del Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS), in collaborazione con il Prof. Liu Jian del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) del CAS, ha recentemente proposto una strategia di nanoreattore per la sintesi scalabile dei BNP ultrafini supportati.

Questa strategia introduce semi di alta qualità (nanocluster Pd) e ioni Au nel polimero mesoporoso drogato con azoto (NMP). L'NMP viene utilizzato come nanoreattore per la crescita seminata di PdAu BNP allo stato solido durante la riduzione termica.

"Il sintetizzato Pd ₁ Au _1/4 I BNP hanno un diametro molto uniforme con un errore di 0,5 nm, e sono omogeneamente dispersi nel supporto NMP, " ha detto il prof. Wang.

il Pd ₁ Au _1/4 /NMP ha mostrato prestazioni catalitiche migliorate nella deidrogenazione dell'acido formico (FA) rispetto agli analoghi monometallici Pd/NMP e Au/NMP.

"L'attività potenziata può essere attribuita all'interazione elettronica tra Pd e Au nel Pd ₁ Au _1/4 BNP. Inoltre, l'interazione elettronica potrebbe essere regolata modificando la composizione dei PdAu BNP durante la sintesi, " ha detto il prof. Jiang.

Inoltre, il prodotto PdAu/NMP può essere modellato in un monolite da una pressa per pellet a leggera pressione (1,0 bar) senza leganti, per la sua struttura simile al corallo. Il monolite contiene abbondanti macropori che possono essere utili per il trasferimento di massa in una reazione liquida.

In particolare, il monolite di Pd ₁ Au _1/4 /NMP mostra ancora una notevole attività nella deidrogenazione degli FA con un valore TOF di 3684 h-1 a 333 K, e può essere riciclato cinque volte senza perdita di massa e cambiamenti di attività.

Anche molti altri BNP a base di Pd supportati (diametri che vanno da 2-3 nm) sono stati sintetizzati utilizzando questo metodo, compreso PdRu, PdCo, PdNi, PdZn, PdAg e PdCu BNP.

Questa strategia proposta per i nanoreattori fornisce un percorso efficace per sintetizzare vari catalizzatori bimetallici supportati. Questi catalizzatori sono promettenti per applicazioni in processi catalitici ecologici e sostenibili.

Questo studio è stato pubblicato in Materiali oggi il 30 luglio.