Une étude révèle la résistance du pentaboride de tungstène à l'empoisonnement au soufre

Un groupe de chercheurs dirigé par le professeur Alexander Kvashnin du Centre de transition énergétique de Skoltech a publié un nouvel article sur le pentaboride de tungstène, WB_5-xune substance qui présente de nombreux avantages par rapport aux catalyseurs traditionnels.

Les scientifiques ont identifié et étudié les surfaces stables du WB_5-x cristal et a révélé que le nouveau catalyseur n'est pas empoisonné par des impuretés contenant du soufre, ce qui signifie qu'il ne perd pas son activité.

Le pentaborure de tungstène peut potentiellement être utilisé comme catalyseur ou co-catalyseur dans les filtres pour le nettoyage des gaz d'échappement industriels, l'extraction de métaux précieux, la production photocatalytique d'hydrogène et dans d'autres domaines. L'étude est publiée dans Rapports scientifiques.

Auparavant, les scientifiques ont synthétisé le pentaboride de tungstène WB_5-xa affiné la méthode de synthèse de poudre de borure de tungstène ultra-dure, en collaboration avec l'Université polytechnique de Tomsk, et a révélé que la substance synthétisée augmente considérablement l'efficacité des réactions pour convertir le dioxyde de carbone en méthane et produire de l'hydrogène à partir d'une solution aqueuse d'éthanol.

“Dans le nouvel article, nous avons découvert que plus un composé contient de bore, meilleures sont ses propriétés catalytiques. Cela nous a semblé plutôt paradoxal car, en règle générale, les centres actifs du catalyseur sont des atomes métalliques.

“Nous avons le borure de tungstène le plus élevé, c'est-à-dire que parmi les composés de bore et de métal, il contient les plus grandes quantités de bore, donc le pentaboride de tungstène semble être un catalyseur prometteur”, a déclaré l'auteur principal de l'étude, Aleksandra Radina, titulaire d'un doctorat. D. étudiant du programme Science et Ingénierie des Matériaux à Skoltech.

Les auteurs ont trouvé des surfaces stables du composé : l’une contient principalement du bore, l’autre des atomes de tungstène. Après les avoir comparés, les chercheurs ont conclu que le bore participe activement aux processus d'adsorption et de catalyse.

L'étude a tiré une autre conclusion importante : le pentaboride de tungstène n'est pas susceptible d'être empoisonné par des composés contenant du soufre. Cela signifie que son activité ne sera pas affectée par les poisons dits de contact, qui comprennent des substances contenant de l'oxygène, du soufre et des ions métalliques.

Selon les auteurs, l'empoisonnement des catalyseurs constitue un problème majeur. Par exemple, le pétrole est purifié de tous les composés soufrés, mais il en contient encore une petite quantité, de sorte que les catalyseurs fonctionneront moins longtemps en raison de leur empoisonnement.

“Les catalyseurs à base de métaux des terres nobles et rares sont empoisonnés par des composés contenant du soufre. Il était donc important pour nous de considérer un grand nombre de molécules de gaz et leur position à la surface du matériau.

“Nous avons examiné 10 molécules de gaz atmosphériques, dont le CO₂. Selon les données préliminaires, notre catalyseur n'est pas empoisonné. C'est un avantage non négligeable, en plus du prix”, a déclaré Radina.