Comparaison physico-chimique et sites catalytiques entre les solides Au/CeO2 préparés par deux méthodes différentes : déposition-précipitation et imprégnation
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Abstract EN:
Two 4%Au/CeO2 catalysts have been prepared by two different methods : deposition-precipitation (DP) and impregnation (Imp). From the XRD, SEM and TEM study, nanoparticles of gold have been evidenced in the DP catalyst and agglomerates nearby nanoparticles in the Imp solid. Compared to the Imp solid, the DP catalyst showed a better catalytic activity in the CO oxidation reaction, the total oxidation of propene and the combustion of carbon black (soots). This difference in the activity is related to the presence of well-dispersed gold nanoparticles on the DP solid surface and a significant quantity of Aun+ located nearby the metallic gold and the O2- ions of the ceria lattice. The weak activity of the Imp catalyst is correlated to the presence on the surface of gold agglomerates and an important amount of chloride ions. These latter species are known as inhibitor in calatysis. In order to elucidate the redox properties of both DP and Imp catalysts, the solids have been degassed and treated under vacuum at 400°C for 1h before the absorption of air. Therefore, the two catalysts have been studied with the EPR technique. Two signals completely different have been evidenced : the first one with g- < g// on DP and the other one, denoted M, with g- > g// on the Imp catalyst. The DP signal has been attributed to O2- species whereas, the attribution of M signal has needed of more detailed study. In fact, the adsorption of air on x%Au/CeO2 (Imp) solids, where 0 <(or egal) x <(or egal) 4, has shown using the EPR technique, the appearance of a new P signal nearby of the M signal for Au contents less than x = 2. 5. From EPR results obtained after absorption, on x%Au/CeO2 (Imp) solids, O2, N2, O2+N2 or air, O2 before N2 ; N2 before O2, NO, N2O and NO2, the P signal has been attributed to O2- , NO2 2- or NO3 2- and M signal M to NO, O- or N2O-. The Nox formed can be considered as intermediate or final products. From these results mechanisms corresponding to all the formed products have been proposed.
Abstract FR:
Deux catalyseurs 4%Au/CeO2 ont été préparés par deux méthodes différentes : déposition-précipitation (DP) et imprégnation (Imp). L’analyse par DRX, MEB et MET a permis de mettre en évidence la présence des nanoparticules d’or dans le solide DP et des grosses particules d’or à côté de nanoparticules pour le catalyseur Imp. Dans la suite, les deux catalyseurs ont été testés dans trois réactions : oxydation totale du propène, oxydation de CO et combustion du noir de carbone. Dans les trois réactions, le catalyseur DP a représenté une meilleure activité comparée à celle du catalyseur Imp. Cette activité a été reliée à la présence des nanoparticules d’or sur la surface du catalyseur DP, à la meilleure dispersion de ces particules et enfin à la présence d’une quantité, plus importante que dans l’imprégné, de l’or chargé positivement à côté de l’or métallique et les ions O2- du réseau de CeO2. La faible activité catalytique du catalyseur Imp a été corrélée à la présence, à côté des nanoparticules, des grosses particules d’or et à la forte teneur en chlorures dans ces catalyseurs car ces derniers sont considérés comme poison catalytique. Dans l’objectif d’étudier les propriétés oxydo-réductrices, les deux catalyseurs DP et Imp, ont subi un traitement sous vide à 400°C pendant une heure avant de faire adsorber l’air sur les deux solides et les caractériser par la technique de la RPE. Deux signaux complètement différents ont été mis en évidence: un signal avec g- < g// sur le DP et un signal M avec g- > g// sur le catalyseur Imp. Le signal obtenu sur le DP a été attribué à l’espèce O2- alors l’attribution du signal M a nécessité une étude plus approfondie. L’adsorption de l’air sur les solides x%Au/CeO2 (Imp), où 0 = x= 4, a montré, par la RPE, la présence d’un signal P à côté du signal M pour les faibles teneurs en or. Suite aux résultats obtenus par l’adsorption des molécules : O2, N2, O2+N2 ou air, (O2 puis N2) ; (N2 puis O2), NO, N2O et NO2, nous avons attribué le signal P à O2- , NO2 2- ou NO3 2- et le signal M à NO, O- ou N2O-. Les produits azotés peuvent être considérés comme des produits intermédiaires ou finaux. A partir de tous les résultats obtenus, nous avons proposé des mécanismes correspondant à ces formations.