Institut des
NanoSciences de Paris
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Oxydes en basses dimensions

Catalyseurs modèles

- Caractère 3D des particules d’or catalytique supportées . “Voir” les particules in situ offre un outil unique pour l’analyse de la dépendance en taille de la réactivité. L’oxydation catalytique du CO par Au/TiO2(110), très débattue, est-elle due à un effet quantique (particules 2D) ou à la coordinence (3D) ? L’analyse simultanée réactivité/GISAXS operando, en bon accord avec des expériences sur catalyseurs dispersés, montre que les particules réactives sont 3D (maximum de réactivité pour 2,1±0.3 nm) et suggère une réactivité associée à la coordinence.

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Oxydation catalytique du CO sur l’or supporté sur TiO2(110). Réactivité en fonction de la taille des particules (mesurée par GISAXS). La hauteur des particules est aussi donnée.

I.Laoufi, M.-C. Saint-Lager, R. Lazzari, J. Jupille, O. Robach, S. Garaudée, G. Cabailh, P. Dolle, H. Cruguel et A. Bailly J. Phys. Chem. C 115 (2011) 4673 [lien].

- Observation d’oxygène activé à la surface de nanoparticules d’or par photoémission ambiante. L’activation de l’oxygène par les nanoparticules supportées d’or, qui n’est pas comprise, a été analysée par photoémission « ambiante » (100 Pa, collaboration avec le groupe de H.-P. Steinrück, Erlangen). L’activation de l’oxygène induite par les rayons X avec formation de AuIII est démontrée (elle pose en passant la question de la pertinence de l’analyse chimique par cette sonde). L’oxygène activé réagit avec CO.

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Représentation schématique de la réaction d’oxydation de CO dont les nanoparticules d’or sont le siège.

K. Dumbuya, G. Cabailh, R. Lazzari, J. Jupille, L. Ringel, M. Pistor, O. Lytken, H.-P. Steinrück et J. M. Gottfried, Catalysis Today, 181 (2012) 20 [lien].

- Disruption et agrégation de nanoparticules supportées de platine par exposition au CO. Le comportement de particules de Pt supportées sur MgO(100) ont été étudiées par GISAXS en présence de monoxyde de carbone. L’exposition au CO entraîne en parallèle une disruption et une agrégation du platine. Les particules de platine d’une taille inférieure à 1 nm se désagrègent en formant des carbonyles qui s’agglomèrent ensuite aux particules de plus grande taille. De plus, les particules de taille comprise entre 1 et 2 nm s’agglomèrent après diffusion. Ces phénomènes sont liés aux énergies relatives des liaisons CO-Pt, Pt-Pt et Pt-substrat. Il est suggéré que des mécanismes similaires sont à l’œuvre lors de l’interaction de CO avec les autres catalyseurs des fins de série de transition.

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Image GISAXS d’un film Pt/MgO(100) de 0.3 nm déposé à 300 K : (a) après dépôt sous vide ; (b) après exposition à 10-1 Pa de CO. Le resserrement de l’image vers le centre du réseau réciproque correspond à un accroissement de la taille des particules Pt supportées par agglomération de particules trop petites pour être vues par GISAXS.

N. Chaâbane, R. Lazzari, J. Jupille, G. Renaud et E. A. Soares, J. Phys. Chem. C 116 (2012) 23362 [lien].