Vers une meilleure compréhension de la dynamique structurale des catalyseurs Pt/CeO2 - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Poster De Conférence Année : 2022

Vers une meilleure compréhension de la dynamique structurale des catalyseurs Pt/CeO2

C. Molinet
  • Fonction : Orateur
L. Burel

Résumé

Contexte Les catalyseurs Pt/CeO2 sont très utilisés pour les réactions redox telles que l’oxydation du CO et l’oxydation d’hydrocarbures pour la dépollution des gaz d’échappement, ou la production de l’hydrogène par réaction de gaz à l’eau.1 Leurs propriétés catalytiques dépendent fortement de l’environnement atomique du platine. Celui-ci peut être modifié par sa dispersion au cours d’un traitement oxydant à température modérée ou par la formation de nanoparticules sous traitement réducteur.2 Même si ce phénomène a bien été décrit dans la littérature à l’échelle d’une cristallite par microscopie électronique en transmission,3,4 la diffusion intra (surface, subsurface, réseau de la cérine) et inter-cristallite (grain de catalyseur) du platine reste aujourd’hui méconnue. Dans ce travail, la diffusion inter-cristallite induite par différents traitements redox, a été étudiée sur un mélange mécanique de CeO2 et de Pt/CeO2. Matériaux et méthodes Un catalyseur 0.83%pds Pt/CeO2 a été préparé par imprégnation humide à l’aide d’un précurseur Pt(NH3)4(NO3)2 et d’une cérine de haute surface spécifique (150 m²/g), suivie d’une calcination sous flux d’air à 500 °C. Différents mélanges mécaniques ont été réalisés à partir de cérine pure et du catalyseur. Le mélange mécanique a ensuite été traité sous flux d’air à 500 °C (OX500), puis sous flux d’H2 à 500 °C (RED500). Les mélanges ont été caractérisés avant, pendant, et après les traitements redox par réduction en température programmée sous H2 (H2-TPR) et analyses spatiales comme la microspectroscopie SEM-EDS et la cartographie microRaman in situ. Discussion Comme attendu, l’hétérogénéité de l’échantillon 50%Pt/CeO2-50%CeO2 est confirmée à l’état initial par EDS avec une distribution bimodale en concentration de platine. Ce résultat valide le choix de la granulométrie et de la composition de l’échantillon pour suivre la diffusion du platine. Après des cycles redox (OX500/RED500/OX500, chacun pendant 1 h ou 10 h), les deux populations sont toujours observées, révélant l’absence de diffusion du platine (pas d’homogénéisation) à l’échelle du grain. Comme pour les résultats de SEM-EDS, la cartographie microRaman in situ du mélange 50%Pt/CeO2-50%CeO2 montre une distribution bimodale pour l’intensité de la bande d’élongation nu(Pt-O) à l’état oxydé et de la bande Raman électronique de Ce3+ à l’état réduit. Un traitement statistique confirme que la répartition spatiale de Pt/CeO2 et de CeO2 n’a pas changé, comme le montre les similitudes entre les deux cartographies microRaman de nu(Pt-O) après OX500 et OX500/RED500/OX500. Cependant, la présence d’espèces peroxo est systématiquement mise en évidence suite aux réductions à la surface de la cérine pure, ce qui implique une faible réduction de la cérine. Les courbes d’H2-TPR pour les différents mélanges mécaniques entre Pt/CeO2 et CeO2 présentent deux pics de réduction, correspondant respectivement à la réduction de la cérine en l’absence ou en présence de platine. Ce dernier pic de réduction est attribué à un épandage (spillover) de l’hydrogène sur des plus longues distances, même si une faible diffusion de platine (sous la limite de détection) ne peut être écartée. Conclusions Notre méthodologie a permis de montrer que le platine ne diffuse pas à l’échelle du grain pour des traitements redox à 500 °C. Cependant, un épandage d’hydrogène sur de longues distances semble avoir lieu, montrant encore une fois la complexité de la dynamique structurale. (1) Trovarelli, A. Catal. Rev. 1996, 38 (4), 439–520. (2) Gänzler, A. M.; Casapu, M.; Maurer, F.; Störmer, H.; Gerthsen, D.; Ferré, G.; Vernoux, P.; Bornmann, B.; Frahm, R.; Murzin, V.; Nachtegaal, M.; Votsmeier, M.; Grunwaldt, J.-D. ACS Catal. 2018, 8 (6), 4800–4811. (3) Gänzler, A. M.; Casapu, M.; Vernoux, P.; Loridant, S.; Cadete Santos Aires, F. J.; Epicier, T.; Betz, B.; Hoyer, R.; Grunwaldt, J.-D. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56 (42), 13078–13082. (4) Ferré, G.; Aouine, M.; Bosselet, F.; Burel, L.; Aires, F. J. C. S.; Geantet, C.; Ntais, S.; Maurer, F.; Casapu, M.; Grunwaldt, J.-D.; Epicier, T.; Loridant, S.; Vernoux, P. Sci. Technol. 2020, 10 (12), 3904–3917.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-04271470 , version 1 (06-11-2023)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04271470 , version 1

Citer

C. Molinet, L. Burel, L. Piccolo, S. Loridant. Vers une meilleure compréhension de la dynamique structurale des catalyseurs Pt/CeO2. Journée de la section régionale Rhône-Alpes de la Société Chimique de France, Jun 2022, Le Bourget Du Lac, France. ⟨hal-04271470⟩
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