N° 337 janvier 2010

Les nanoparticules d’or en catalyse d’oxydation

Pagination : 18-22
Rubrique : Recherche et développement
Mots-clés : Or, nanoparticules, oxygène moléculaire, radicaux, sélectivité.
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© CNRS Photothèque/DERANLOT Cyrile.

Monocristal d’or observé par microscopie à effet tunnel sous 500 torr de monoxyde de carbone. Image (977 nm x 977 nm).

Quand ses dimensions sont réduites à quelques nanomètres, l’or possède des propriétés inégalées en catalyse d’oxydation. En réalisant les oxydations sélectives d’hydrocarbures à basse température (typiquement en dessous de 100 °C), les nanoparticules d’or permettent d’atteindre des sélectivités élevées aux mêmes taux de conversion que ceux habituellement obtenus à plus haute température. Ceci est attribué aux modes d’activation de l’oxygène moléculaire sur l’or. En effet, contrairement au platine, l’or ne chimisorbe pas l’oxygène à sa température d’opération.

En revanche, il semble catalyser la formation d’espèces réduites et actives de dioxygène en présence d’un réducteur (hydrogène ou hydrocarbure) et la décomposition d’hydroperoxydes organiques. Il permet ainsi d’utiliser un alcane comme promoteur de l’époxydation d’un alcène. En phase liquide, ceci se traduit par un mécanisme radicalaire ultra-sélectif, initié et maîtrisé par les particules d’or, qui utilise l’oxygène de l’air à pression atmosphérique comme oxydant et qui peut être généralisé à d’autres types d’oxydations. Cette activité unique à basse température, qui peut être optimisée pour chaque réaction par un contrôle rigoureux de la chimie de surface du matériau, fait de l’or un catalyseur de choix pour revisiter les transformations oxydantes de la pétrochimie de manière éco-efficace.