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Catalyseurs, caractérisation et réactivité des surfaces

CATLAB pour chimisorption pulsée

Catalyseurs

Un catalyseur est utilisé pour augmenter la vitesse d’une réaction chimique. Cela peut avoir un certain nombre d’avantages :

  • Augmenter la vitesse d’une réaction, avec une consommation d’énergie limitée.
  • Permettre l’utilisation d’une température plus basse, pour la même vitesse de réaction.
  • Favoriser un chemin réactionnel particulier, pour éviter la création d’autres produits indésirables.

Une définition plus technique est la suivante : « Une substance qui augmente la vitesse d’une réaction sans modifier la différence de l’énergie de Gibbs standard de la réaction » (du livre d’or IUPAC)

Dans les applications industrielles, les catalyseurs sont généralement des solides en forme finement divisée, et souvent comprirent des métaux dispersés sur un support poreux. La réaction chimique a lieu aux sites actifs sur la surface, où la barrière énergétique à la réaction est diminuée, et donc la vitesse de réaction est augmentée.

Néanmoins, le processus catalytique comprise plusieurs autres étapes - le transfert des réactifs jusqu’au site de réaction, et le transfert des produits vers l’extérieur.

Le progrès d’une réaction catalytique peut être divisée en plusieurs étapes :

  • Adsorption des réactifs à la surface
  • Diffusion surfacique jusqu’au site de réaction
  • Réaction
  • Diffusion surfacique des produits
  • Désorption des produits

Pour maximiser l’efficacité du catalyseur, l’ensemble de ces processus doit être aussi rapide que possible. However, the rates of the different processes depend on both the conditions of Temperature, Pressure, Concentration, and on each other, so optimisation of a catalytic process often requires a careful balancing of different effects. Additionally, the properties of the catalyst can change, for example, due to changes in physical structure or chemical state of the support or active component, presence of impurities or by-products which bind tightly to the reactive sites or block the diffusion of the reactants or products.

Caractérisation des catalyseurs

At its simplest, characterisation of a catalyst involves measuring the rate of formation of the reaction products under varying conditions and treatments. This allows comparison of different catalyst formulations, and choice of the correct operating conditions.

More complex methods allow the quantification of a variety of properties of the catalyst. Some of these methods are detailed below.

Méthodes de Caractérisation des Catalyseurs

Techniques à température programmée

Des autres possibilités :

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