Etude par spectroscopie infrarouge operando de l effet de H 2 en oxydation de CO catalysée par Au/TiO 2



Documents pareils
BICNanoCat. Bombardement Ionique pour la Création de Nano Catalyseurs. Denis Busardo Directeur Scientifique, Quertech

Partie Observer : Ondes et matière CHAP 04-ACT/DOC Analyse spectrale : Spectroscopies IR et RMN

Chapitre 4 - Spectroscopie rotationnelle

EXERCICE II. SYNTHÈSE D UN ANESTHÉSIQUE : LA BENZOCAÏNE (9 points)

Le monde nano et ses perspectives très prometteuses.

DOSSIER. Les propriétés uniques de l or dans les nanotechnologies Un nouveau filon pour les scientifiques

INTRODUCTION À LA SPECTROSCOPIE

Épreuve collaborative

Rayonnements dans l univers

Chapitre 02. La lumière des étoiles. Exercices :

Résonance Magnétique Nucléaire : RMN

TP 03 B : Mesure d une vitesse par effet Doppler

BACCALAURÉAT GÉNÉRAL PHYSIQUE-CHIMIE

PANDORA database: a compilation of indoor air pollutant emissions

Nanofluides et transfert de chaleur par convection naturelle

La physique médicale au service du patient: le rôle de l agence internationale de l énergie atomique

hydrogène au service des énergies renouvelables

Polissage des Miroirs d Advanced Virgo : un nouveau défi. Les solutions envisagées

Chapitre 6 : les groupements d'étoiles et l'espace interstellaire

Laboratoire de Photophysique et de Photochimie Supra- et Macromoléculaires (UMR 8531)

Procédés plasmas à faisceau d ions. P.Y. Tessier

Interactions des rayonnements avec la matière

Gouvernance européenne sur les technologies énergétiques

ANALYSE SPECTRALE. monochromateur

LA MESURE DE MASSE POUR LA DÉTERMINATION DE PÉRIODES RADIOACTIVES

Comment expliquer ce qu est la NANOTECHNOLOGIE

Les nanostructures de carbone, un matériau polyvalent pour les biocapteurs et les (bio)piles à combustibles


Pourquoi un fort intérêt de l industrie du pneumatique pour les nanomatériaux?

1 ère partie : tous CAP sauf hôtellerie et alimentation CHIMIE ETRE CAPABLE DE. PROGRAMME - Atomes : structure, étude de quelques exemples.

Premiers pas dans le «nano-monde»

Correction ex feuille Etoiles-Spectres.

Gaz moléculaire et formation stellaire dans les galaxies proches : maintenant et à l'époque ALMA Jonathan Braine

Application à l astrophysique ACTIVITE

a. Fusion et énergie de liaison des noyaux b. La barrière Coulombienne c. Effet tunnel & pic de Gamov

Utilisation et challenges de la CFD pour des simulations industrielles

Solution dédiée aux canalisations de distribution

Modélisation prédictive et incertitudes. P. Pernot. Laboratoire de Chimie Physique, CNRS/U-PSUD, Orsay

NEXT days 2 ème édition

Atelier : L énergie nucléaire en Astrophysique

D ETECTEURS L UXMETRE SUR TIGE C OMPTEUR DE FRANGES A FIBRE OPTIQUE. Détecteurs

L immunoenzymologie. Technique puissante couramment utilisée e en recherche et en diagnostic cificité des anticorps pour leurs nes

Cancer bronchique primitif: données épidémiologiques récentes

TECHNIQUES: Principes de la chromatographie

5.5.5 Exemple d un essai immunologique

Fonctionnalisation de surfaces de carbone nanostructuré et son effet sur la réponse électrochimique

Groupement d'achat UNI-HA SSI: sécurisation pragmatique, efficiente et homogène des SI de Sante en partenariat avec l'asip Sante et les FSSI

Comment réaliser physiquement un ordinateur quantique. Yves LEROYER

EXERCICES DE REVISIONS MATHEMATIQUES CM2

Annexe A. Annexe A. Tableaux et données relatifs à la vérification par Eurocode 3 A.3

Titre alcalimétrique et titre alcalimétrique complet

La recherche d'indices par fluorescence

Dynamique des protéines, simulation moléculaire et physique statistique

Transport des gaz dans le sang

Transport des gaz dans le sang

Mesure de la surface spécifique

Le Soleil. Structure, données astronomiques, insolation.

Le ph, c est c compliqué! Gilbert Bilodeau, agr., M.Sc.

Équivalence masse-énergie

Chapitre 5 : Noyaux, masse et énergie

L PRESENTATION GENERALE SCPIO

Mesures in situ et sur site

Get Instant Access to ebook Cest Maintenant PDF at Our Huge Library CEST MAINTENANT PDF. ==> Download: CEST MAINTENANT PDF

Le signal GPS. Les horloges atomiques à bord des satellites GPS produisent une fréquence fondamentale f o = Mhz

Chapitre n 6 MASSE ET ÉNERGIE DES NOYAUX

Documentation Utilisateur

Des molécules hydrophobes dans l eau

TPG 12 - Spectrophotométrie

Environnement logiciel LHCb

Commission juridique et technique

Les liaisons intermoléculaires de l eau étudiées dans

Véhicules Propres pour l amélioration de la qualité de l air Les Stratégies de progrès

Professeur Eva PEBAY-PEYROULA

Monitoring de surface de sites de stockage de CO 2 SENTINELLE. (Pilote CO2 de TOTAL Lacq-Rousse, France) Réf. : ANR-07-PCO2-007

Compléments - Chapitre 5 Spectroscopie

RDV E-commerce 2013 Mercredi 6 Mars, Technopark

Jean-Claude GRENIER Directeur de Recherches - CNRS

Transformations nucléaires

PRESENTATION PRODUITS

Série limitée Classe C 250 CDI BlueEFFICIENCY Prime Edition

Mesure et détection de substances dangereuses : EX-OX-TOX (IS-013) Version CT-Q

LE PHYSICIEN FRANCAIS SERGE HAROCHE RECOIT CONJOINTEMENT LE PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2012 AVEC LE PHYSICIEN AMERCAIN DAVID WINELAND

ALK et cancers broncho-pulmonaires. Laurence Bigay-Gamé Unité d oncologie thoracique Hôpital Larrey, Toulouse

*EP A1* EP A1 (19) (11) EP A1 (12) DEMANDE DE BREVET EUROPEEN. (43) Date de publication: Bulletin 2000/39

DEMANDE DE BREVET EUROPEEN. PLASSERAUD 84, rue d'amsterdam, F Paris (FR)

!" #$#% #"& ' ( &)(*"% * $*' )#""*(+#%(' $#),")- '(*+.%#"'#/* "'") $'

Partie 1. Addition nucléophile suivie d élimination (A N + E) 1.1. Réactivité électrophile des acides carboxyliques et groupes dérivés

I. Introduction: L énergie consommée par les appareils de nos foyers est sous forme d énergie électrique, facilement transportable.

Retour d expérience, portage de code Promes dans le cadre de l appel à projets CAPS-GENCI

Chapitre 5. Le ressort. F ext. F ressort

La plate-forme Caractérisation CIM PACA

Plan du chapitre «Milieux diélectriques»

Contrôle par commande prédictive d un procédé de cuisson sous infrarouge de peintures en poudre.

TP n 1: Initiation au laboratoire

SCIENCES PHYSIQUES. Durée : 3 heures. L usage d une calculatrice est interdit pour cette épreuve. CHIMIE

DM n o 8 TS Physique 10 (satellites) + Chimie 12 (catalyse) Exercice 1 Lancement d un satellite météorologique

Fiche professeur. L analyse spectrale : spectroscopies IR et RMN

De nouvelles molécules pour la séparation des Actlnides les picolinamides. Pierre - Yves CORDIER et Nicole CONDAMINES

Panorama de l astronomie. 7. Spectroscopie et applications astrophysiques

Transcription:

Réunion plénière, 1-3/12/2008, Bordeaux Etude par spectroscopie infrarouge operando de l effet de en oxydation de C catalysée par Au/Ti 2 Laurent PICCL IRCELYN, CNRS / Université de Lyon, France Helen DALY CenTACat, Queen's University Belfast, Royaume Uni Frédéric Christian MEUNIER LCS, CNRS / ENSICAEN / Université de Caen, France 1

La ruée vers l or Haruta et al., Chem. Lett. 1987, 4, 405 J. Catal. 1989, 115, 301 Particules Au supportées, taille < 10 nm, actives en oxydation de C à -70 C 1985 1990 1995 2000 2005 Year 600 500 400 300 200 100 0 Number of publications on gold catalysts C + ½ 2 C 2 Catalyseur «historique»: Pt ou Pd /Al 2 3 Température de fonctionnement: ~200 C Faibles effets de taille et support Application: pots catalytiques 2

Mécanismes d oxydation de C proposés M. Haruta, Gold. Bull. 2004, 37, 27 Comment est activé 2? Quels sont les intermédiaires réactionnels? 3

Procédé PRX (preferential oxidation of C in stream) Reformage Water-gas shift C PRX (~80 C, large excès de ) CH 3 H 2 +C C+ + C 2 + + 2C+ 2 + 2C 2 + (éviter 2 +2 2 ) Quantité de C dans Pile PEM (électrocatalyseur Pt) Au/Ti 2 Système AuroPure TM (Mintek) ~1000 ppm C <1 ppm C 4

Effet de en C ox/au : bibliographie Prévention de la désactivation / régénération : Kung et al. 2002 Au/Al 2 3 Behm et al. 2004 Au/Ti 2 Accélération : Calla & Davis 2005 Au/Al 2 3 Rousset, Caps, Piccolo el al. 2005 Au/Al 2 3, Au/Zr 2, Au/Ti 2 Tanaka et al. 2006 Fex/Au/Ti 2 Rousset, Caps, Piccolo el al. 2008 Au non supporté a aussi un effet promoteur e.g., Daté et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 2129 rigine de ces phénomènes d amplification? Spectroscopie operando 5

Méthodologie : catalyseur et réacteur DRIFTS-MS Catalyseur de référence 1.5 wt.% Au / Ti 2 (P25) World Gold Council Dépôt-précipitation* Taille 3.3 ± 0.7 nm ~25 mg Diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy * Haruta et al., J. Catal. 1993, 144, 175 6

Réaction suivie par spectrométrie de masse Conversion de C ~95% 15 C+ 2 C+ 2 +, concentration: 2% 5% 10% 16% C+ 2 C MS intensities [a.u.] 10 5 cooling 300 C 50 C m/z=44 C 2 m/z=18 0 0 50 100 150 200 250 300 350 Time [min] Au/Ti 2 Au/Ti 2 Conditions : 2% C + 2% 2 + He C + ½ 2 + ½ 2 7

Vitesse, sélectivité et ordre partiel 4 100 5 Rate [mmol.g -1 Au.s-1 ] 3 2 1 r C2 r H2 = s C2 r C2 /(r C2 +r H2 ) 80 60 40 20 Selectivity to C 2 [%] C 2 formation rate [mmol.g -1 Au.s-1 ] 4 3 r C2 0 0 5 10 15 molar fraction [%] 0 2 1 10 molar fraction [%] Vitesse doublée, sélectivité élevée r C2 p H2 0.15 ordre en faible Conditions : 2% C + 2% 2 + He à 50 C TF 2 molécules de C 2 par atome d or de surface par seconde pour 16% 8

Espèces adsorbées détectées par DRIFTS : vue générale 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 (-H) (C-) Pseudo-absorbance (R=réflectance) isolated H (C-H) Formates C 2 Au-C carbonate-like Abs. 0.1 log 1/R without (C ox) bonded H - (HH) with 16% (PRX) 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Wavenumber [cm -1 ] Conditions : 2% C + 2% 2 + He à 50 C Spectres rapportés à un spectre de référence enregistré en début d expérience 9

C adsorbé état d oxydation de l or C Au + La fréquence d élongation C- est sensible à la charge de Au Boccuzzi et al., Haadjivanov et al. MS intensities [a.u.] 15 10 5 C+ 2 cooling 300 C 50 C C+ 2 +, concentration: 2% 5% 10% 16% C 2 C+ 2 C Ti 4+ -C Au + -C Au + -C 0 0 50 100 150 200 250 300 350 Time [min] log 1/R 2184 2135 2124 2108 2240 2200 2160 2120 2080 2040 Wavenumber [cm -1 ] Abs. 0.05 Time [min] 34 39 44 54 62 87 97 132 204 279 322 331 358 366 423 cooling from 300 C to 50 C 2% to 16% 2 off avant >0 avec et après =0 Wavenumber [cm -1 ] 2130 2125 2120 2115 2110 2105 C+ 2 C+ 2 +, concentration: 2% 5% 10% 16% 300 C cooling 50 C C+ 2 0 50 100 150 200 250 300 350 Time [min] C réduction irréversible des nanoparticules. Non défavorable à l activité catalytique! 10

Espèces adsorbées de type carbonate H C bicarbonate avant C * log 1/R ads * carboxylate faible pression Abs. 0.1 1668 1576 1620 1567 1558 1437 1510 1370 1440 1396 1700 1600 1500 1400 1300 1200 C carbonates Wavenumber [cm -1 ] 1248 1222 Time [min] : 34 39 44 54 62 87 97 132 204 279 322 331 358 366 423 * Boccuzzi et al., J. Catal. 1999, 188, 176 Schumacher et al., J. Catal. 2004, 224, 449 cooling from 300 C to 50 C 2% to 16% 2 off C ox PRX C ox 11

et H adsorbés mise en évidence d espèces Au-H (Au-H) H H H Au/Ti 2 : C + 2 + 0.2 groupes hydroxyles H H H eau adsorbée H log 1/R 0.1 3250 cm -1 [vol.%] 16 10 5 2 3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 Wavenumber [cm -1 ] poudre Au : C + 2 + Au/Ti 2 : préads. + C 0.06 3250 cm -1 Au-H 300 C Absorbance 0.04 0.02 150 C 3320 cm -1 Au-H 50 C 0.00 4000 3500 3000 2500 Wavenumber [cm -1 ] sans gaz avec gaz Quinet et al., Catal. Today 2008, 138, 43 Boccuzzi et al., J. Catal. 1999, 188, 176 12

Stabilité des espèces hydroxy et hydroperoxy sur l or Barton & Podkolzin, J. Phys. Chem B 2005, 109, 2262 H et H stables sur Au 13

Mécanisme ox 2 Au hydroperoxy H Ti 2 étape lente dihydroperoxy hydroxy Inspiré de Barton & Podkolzin, J. Phys. Chem B 2005, 109, 2262 14

Proposition de mécanisme C ox en présence de C C 2 C 2 Au carbonyle hydroperoxy H Ti 2 Faible [ ] bicarbonate hydroxy carboxylate 15

Conclusion L ajout de accélère l oxydation de C sur Au/Ti 2 sans perte majeure de sélectivité Espèces de surface sans : C/ Au + & support, C 2, bicarbonates Espèces avec : C/Au 0, & H /support, H et H /Au, carboxylates (faible [ ]) Proposition de mécanisme sans dissociation de 2 avec rôle secondaire du support L. Piccolo, H. Daly, A. Valcarcel, F.C. Meunier, Appl. Catal. B 2008, sous presse Perspectives Validation des mécanismes ox et PRX par SSITKA-DRIFTS, TAP et spectroscopie Raman Steady-state isotopic transient kinetic analysis Temporal analysis of products Remerciements Valérie CAPS, Stéphane LRIDANT, Elodie QUINET, Jean-Luc RUSSET, Ana VALCARCEL Equipe Robbie BURCH (Belfast) et EU Transnational Access Program 16