Mécanisme de décomposition de l'anisole sur Pt(111) : Combinaison d'expériences sur monocristaux et de calculs de premiers principes

Pour valoriser la lignine en tant que source renouvelable d'aromatiques, il est nécessaire de développer des catalyseurs hétérogènes sélectifs pour la réaction d'hydrodeoxygénation des oxygénés aromatiques tels que l'anisole. La plupart des catalyseurs soutenus sur métal testés jusqu'à présent présentent une conversion élevée mais une faible sélectivité envers les hydrocarbures aromatiques précieux, produisant principalement des composés phénoliques. Pour mieux comprendre ce système catalytique, nous avons réalisé des expériences de science des surfaces (spectroscopie photoélectronique à rayons X et désorption programmée en température) dans des conditions d'ultra-vide (UHV). Le dosage d'anisole sur Pt(111) a étonnamment donné du benzène, du monoxyde de carbone et de l'hydrogène comme principaux produits désorbés de décomposition. Avec l'aide de la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT), nous expliquons avec succès la sélectivité inattendue. Dans le présent travail, nous montrons en particulier que le phénoxy (PhO) est un intermédiaire clé. Bien que les conditions UHV ne permettent pas l'hydrogénation du phénoxy en phénol, c'est-à-dire le produit catalytique, elles révèlent le rôle clé de l'hydrogène et des espèces carbonées. Dans des conditions UHV, l'anisole devient largement déshydrogéné : cela entraîne la formation de fragments carbonés, qui peuvent en fait effectuer la déoxygénation du phénoxy en benzène, mais aussi, plus important encore, de coke. Cette étude détaillée ouvre la voie à un design rationnel des catalyseurs d'hydrodeoxygénation basé sur des métaux supportés.