Des catalyseurs plus propres pour la chimie
L'industrie chimique a changé le monde ainsi que le niveau de vie de nombreuses personnes, notamment par ses contributions à la pétrochimie, à la pharmacie et aux compléments nutritionnels. Le souci croissant de la santé et de l'environnement oblige désormais à replacer ces objectifs dans un contexte de durabilité et de faible impact sur l'environnement. La catalyse 'verte' est donc un objectif majeur de la recherche. Les catalyseurs accélèrent et facilitent les réactions sans être consommés en cours de route, ce qui permet de les réutiliser en continu. Le projet NOMGCNP, financé par l'UE, a été lancé afin de réaliser des catalyseurs hétérogènes très efficaces pour des réactions organiques. Les catalyseurs hétérogènes ne sont pas dans le même état physique que les réactions, en général ils sont solides et catalysent des réactions survenant dans un solvant liquide. La facilité de séparation entre le catalyseur et la production a permis de concevoir des processus chimiques continus (plutôt que par lots). Les scientifiques de NOMGCNP ont étudié plusieurs systèmes catalytiques hétérogènes. Les chercheurs ont utilisé le nitrure de carbone mésoporeux comme support de nanoparticules de métaux nobles tels que l'or (Au), le palladium (Pd) ou des alliages (Au-Pd). Ces systèmes ont été moyennement actifs pour catalyser l'oxydation de l'alcool benzylique, mais il s'est avéré difficile de séparer le catalyseur du mélange après la réaction. En revanche, des alliages Au-Pd soutenus par des structures mésoporeuses et microporeuses de carbure, avec une surface très grande, ont démontré une excellente activité pour cette réaction d'oxydation, plus de 100 % supérieure aux catalyseurs du commerce à base de nanoparticules d'Au-Pd immobilisées sur du carbone. Les feuillets d'oxyde de graphène se sont avérés d'excellents stabilisants non organiques pour immobiliser des nanoparticules Au-Pd. Les chercheurs ont obtenu des nanoparticules d'Au-Pd très accessibles, bien dispersées et immobilisées par des composites inorganiques de feuillets d'oxyde de graphène intercalés de titanate pour former des catalyseurs ternaires. Ils ont catalysé l'oxydation de divers alcools, avec une activité comparable et une meilleure stabilité que les systèmes similaires stabilisés sur des molécules organiques comme l'alcool polyvinylique ou la polyvinylpyrrolidone. En outre, les catalyseurs ternaires étaient parfaits pour la synthèse directe de peroxyde d'hydrogène à partir d'oxygène et d'hydrogène. La catalyse 'verte' est un objectif majeur de la R&D. Tout progrès dans ce domaine aura un impact notable sur la durabilité et le respect de l'environnement d'un secteur important pour la société et l'économie. Le projet NOMGCNP a produit de nouveaux catalyseurs qui soutiendront ces travaux ainsi que la position de l'UE au niveau mondial.
Mots‑clés
Production chimique, catalyse écologique, catalyseurs hétérogènes, nitrure de carbone, nanoparticules de métal
