Croissance catalytique sous co de carbone filamentaire et nanotubulaire

par JEAN PATRICK PINHEIRO

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de PATRICE GADELLE.

Soutenue en 1999

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Des filaments de carbone peuvent etre obtenus entre 450 et 550c par dismutation du monoxyde de carbone sur un alliage equimassique fer-cobalt elabore in-situ et supporte par un alumino-silicate fibreux (nextel). Ce travail a permis de preciser l'ensemble des processus intervenant lors d'une telle reaction de catalyse heterogene. Une etude thermodynamique du comportement de l'alliage en atmosphere co/co#2 a ete engagee de maniere a mieux apprehender les transformations susceptibles d'affecter le catalyseur en cours de reaction. Cette etude prevoit, entre autres resultats, une importante extension de la zone d'immunite de l'alliage quand la temperature passe de 450 a 550c. Dans le meme domaine de temperature, l'etude de la cinetique de dismutation a mis en evidence une evolution du regime reactionnel liee a l'augmentation de la teneur en co dans le melange gazeux. Pour les faibles teneurs en co, la reaction est vraisemblablement limitee par la diffusion volumique du carbone dans la particule catalytique. Dans le cas des melanges riches en co, nos resultats montrent une intervention de la diffusion en phase gazeuse qui serait d'autant plus forte que la teneur en co (et donc la vitesse) est elevee. La caracterisation du catalyseur apres reaction a ete effectuee par confrontation des analyses realisees par diffraction rx et spectroscopie mossbauer. Suivant le scenario le plus vraisemblable, la desactivation du catalyseur resulterait de la conjugaison de deux phenomenes distincts (carburation de l'alliage et encapsulation des particules catalytiques par une couche superficielle de carbone). Les depots carbones peuvent, d'une maniere generale, adopter, des formes variees. Nous nous sommes plus particulierement interesses, dans le cadre de ce travail, aux relations existant entre les morphologies filamentaire et nanotubulaire. Une etude visant a identifier les parametres experimentaux susceptibles d'orienter la morphologie du depot et portant sur 4 systemes catalyseur/substrat a mis en evidence l'influence preponderante de la dispersion du catalyseur ainsi que de la presence d'hydrogene dans le melange reactif.


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  • Détails : 230 P.
  • Annexes : 109 REF.

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