Anne Griboval-Constant, Paul A. J. Bagot, Eric Marceau, Valérie Briois, Moulay Tahar Sougrati, Christi Peterson, Jean-Sébastien Girardon, Anne-Félicie Lamic-Humblot, Dichao Shi, Sébastien Paul, Lorenzo Stievano, Robert Wojcieszak, Qifeng Yang, ENSCL, Université de Lille, CNRS, Centrale Lille, Univ. Artois, Laboratoire de Réactivité de Surface [LRS], Unité de Catalyse et Chimie du Solide - UMR 8181 [UCCS], Unité de Catalyse et Chimie du Solide - UMR 8181 (UCCS), Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Materials, University of Oxford, Laboratoire de Réactivité de Surface (LRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-17-CE07-0022,NobleFreeCat,Nanoparticules bimétalliques sans métal noble pour l'hydrogénation des sucres(2017), ANR-10-EQPX-0045,ROCK,Spectromètre EXAFS Rapide pour Cinétiques Chimiques(2010), ANR-11-EQPX-0037,REALCAT,Plateforme intégREe AppLiquée au criblage haut débit de CATalyseurs pour les bioraffineries(2011), European Project: 312483,EC:FP7:INFRA,FP7-INFRASTRUCTURES-2012-1,ESTEEM 2(2012), Unité de Catalyse et de Chimie du Solide - UMR 8181 (UCCS), Université d'Artois (UA)-Ecole Centrale de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Materials, University of Oxford, University of Oxford [Oxford]-University of Oxford [Oxford], Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM ICMMM), Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de catalyse de Lille (LCL), Université de Lille, Sciences et Technologies-Ecole Centrale de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centrale Lille Institut (CLIL)-Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille, University of Oxford [Oxford], and Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
International audience; Supported Fe-Ni catalysts have been reported for their activity and selectivity in the hydrogenation of unsaturated organic molecules. However, the control of the size and composition of the bimetallic nanoparticles remains a bottleneck when oxide-supported catalysts are prepared by impregnation, and alternative procedures should be investigated. Starting with Ni(II) and Fe(II) sulfates as precursor salts, deposition-precipitation with urea (DPU) on SiO2 in an inert atmosphere initially leads to the formation of an ill-crystallized Fe-containing Ni(II) 1:1 phyllosilicate, which reduces under hydrogen at 700 °C into bimetallic fcc Fe-Ni nanoparticles of 5.4 nm in average. Compared with the composition of the DPU solution (50 Fe at %, 50 Ni at %), an excess of Ni is detected on the catalyst (38 Fe at %, 62 Ni at %), due to the preferential reaction of Ni2+ ions with silica. In situ X-ray absorption spectroscopy and 57Fe Mössbauer spectroscopy show that the reduction of Fe ions to the metallic state is triggered by the formation of reduced Ni centers above 350 °C, and, from then, proceeds progressively, resulting in an excess of Fe in the outer shells of the bimetallic particles. The composition of individual Fe-Ni particles evidences a standard deviation of 8%. The bimetallic Fe-Ni/SiO2 catalyst gives high yields in furfuryl alcohol in the hydrogenation of furfural, in contrast with an analog Ni/SiO2 catalyst that favours side-reactions of etherification, hydrogenolysis and hydrogenation of the furan ring.