De nouveaux catalyseurs à structure variable pour la transition énergétique

L'étude porte principalement sur des catalyseurs bimétalliques fer-nickel dits « à changement de forme ». Ceux-ci ont été produits à partir d'une structure céramique à l'aide de réactions à l'état solide. Grâce à un contrôle ciblé de la température de réduction, deux nanostructures différentes ont pu être produites : soit des nanoparticules alliées de fer et de nickel, soit des structures complexes de type « cœur-coquille » composées d’oxyde et d’alliage.

L’un des avantages particuliers du système mis au point réside dans sa réversibilité : la régénération oxydative permet de restaurer la céramique d’origine, ce qui rend possible une alternance répétée entre les différentes nanostructures. Cette adaptabilité structurelle permet au catalyseur de basculer de manière ciblée entre deux voies de réaction importantes : le reformage à sec de l’éthane avec du dioxyde de carbone et la déshydrogénation oxydative de l’éthane assistée par le CO₂. Ces deux réactions contribuent à réduire les émissions de gaz à effet de serre en utilisant le dioxyde de carbone comme matière première, tout en permettant la production de matières premières chimiques de grande valeur.

« Nos résultats montrent qu’il est possible de contrôler de manière ciblée les propriétés catalytiques en modifiant dynamiquement la structure du matériau », explique le professeur Simone Mascotto, responsable du groupe de travail. « Cela permet non seulement d’obtenir une sélectivité élevée, mais aussi une stabilité remarquable sur de nombreux cycles réactionnels. »

Les cycles redox répétés ont confirmé que tant les modifications structurelles que les performances catalytiques sont largement réversibles. Cette stratégie constitue ainsi une approche prometteuse pour le développement de catalyseurs régénérables et multifonctionnels, pouvant s’adapter avec souplesse aux exigences industrielles.