Communication du CNRS en date du 20 août 2025. À la suite d'une publication scientifique à laquelle ont contribué plusieurs membres du Centre de RMN à hauts champs de Lyon, à savoir Andrew J. Pell, enseignant-chercheur (CNRS/ENS de Lyon/Université Claude Bernard), Anne Lesage, ingénieure (CNRS/Université de Lyon/ENS de Lyon), et Guido Pintacuda, chercheur (CNRS/ENS de Lyon/Université Claude Bernard) : “Coordination environments of Pt single-atom catalysts from NMR signature”, publiée dans Nature le 4 juin 2025.
Les catalyseurs à atomes uniques suscitent un intérêt croissant en catalyse hétérogène car ils permettent de réduire la quantité de métaux utilisée, et donc le coût du procédé, mais aussi d’améliorer l’activité catalytique et/ou sa sélectivité. Cependant, caractériser précisément les environnements de coordination de chaque atome métallique isolé, leur distribution ou encore leur évolution en conditions catalytiques reste un défi majeur. Des scientifiques montrent comment la spectroscopie RMN du 195Pt permet de visualiser précisément l’environnement local d’atomes de platine dispersés au sein d’un support poreux. Mieux encore, ils sont parvenus à suivre son évolution au cours de la réaction catalytique. Des informations clés pour aller vers de meilleures performances catalytiques.
Les métaux jouent un rôle central en catalyse hétérogène en facilitant de nombreuses réactions. Leur dispersion sous forme d’atomes isolés sur un support permet non seulement une utilisation optimale de ces éléments mais aussi une amélioration notable de la réactivité et de la stabilité des catalyseurs. Cette approche ouvre la voie à de nouvelles stratégies catalytiques susceptibles de transformer en profondeur le domaine de la catalyse hétérogène.
Le platine en est un exemple emblématique. Il catalyse avec une grande efficacité de nombreuses réactions qu'elles soient électro-, photo- ou thermo-catalytiques. Toutefois, en raison de sa rareté et de son coût élevé, il est crucial d’en exploiter chaque atome au mieux afin de réduire les quantités nécessaires. L’enjeu consiste donc à maximiser la surface active accessible aux réactifs, autrement dit à exposer aux réactifs le plus grand nombre possible d’atomes de platine.
Signatures RMN du 195Pt qui permettent de déterminer l’environnement local des centres de platine dispersés sur des supports carbonés, en précisant le nombre d’atomes voisins (N, C, Cl), leur distribution et leur homogénéité © Jonas Koppe (CRMN)
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Référence
Jonas Koppe, Alexander V. Yakimov, Domenico Gioffrè, Marc-Eduard Usteri, Thomas Vosegaard, Guido Pintacuda, Anne Lesage, Andrew J. Pell, Sharon Mitchell, Javier Pérez-Ramírez & Christophe Copéret. Coordination environments of Pt single-atom catalysts from NMR signatures. Nature 2025. DOI: https://www.nature.com/articles/s41586-025-09068-x
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