Catalyse à atome unique utilisant Pt/graphène obtenue par dépôt de couches atomiques

Les catalyseurs à base de nanoparticules de platine sont largement utilisés dans de nombreux procédés chimiques importants et dans l'industrie automobile. La réduction de la taille des nanoparticules de catalyseur à des atomes uniques est hautement souhaitable pour maximiser leur efficacité d'utilisation, mais reste très difficile. Nous rapportons ici une synthèse pratique d'atomes uniques isolés de Pt ancrés sur des nanofeuillets de graphène à l'aide de la technique de dépôt de couches atomiques (ALD). L'ALD offre la capacité de contrôler précisément la distribution de taille des catalyseurs, de l'atome unique à l'agrégat sous-nanométrique jusqu'à la nanoparticule. Les catalyseurs à atome unique présentent une activité catalytique significativement améliorée (jusqu'à 10 fois) par rapport à celle du catalyseur commercial Pt/C de pointe. Les analyses de structure fine d'absorption des rayons X (XAFS) révèlent que la faible coordination et les densités d'états partiellement inoccupées de l'orbitale 5d des atomes de Pt sont responsables de ces excellentes performances. Ce travail devrait constituer la base de l'exploration d'une nouvelle génération de catalyseurs à atome unique hautement efficaces pour diverses applications.