Adsorption et activation du méthane et du méthanol sur la surface (100) du platine : Une étude par la fonctionnelle de la densité

par Paul Sand Moussounda

Thèse de doctorat en Physique et chimie des surfaces

Sous la direction de Pierre Légaré et de Bernard M'Passi-Mabiala.

Soutenue en 2006

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008) .

mots clés

• Méthane
• Méthanol
• Platine
• Activation (chimie)
• Adsorption
• Fonctionnelles densité

Résumé

L’activation du méthane (CH4) et du méthanol (CH3OH) sur la surface (100) du platine a été étudiée par des calculs de la théorie de la fonctionnelle de la densité basée sur les ondes planes et les pseudopotentiels. Nous avons optimisé le système CH4/Pt(100). Les énergies d’adsorption calculées sur les sites apical, ponté et symétrie 4 sont très faibles, dépendant peu de l’orientation moléculaire. La nature de l’interaction CH4-Pt a été examinée à travers les modifications de la structure électronique. L’adsorption du méthyle (CH3) et de l’hydrogène (H) et la coadsorption de CH3+H ont également été calculées. De ces résultats, nous avons examiné la dissociation de CH4 en CH3+H, et les énergies d’activation trouvées sont en bon accord avec les valeurs expérimentales et théoriques. L’activation de CH3OH/Pt(100) a été étudiée. Tous les sites ont presque la même énergie d’adsorption. L’adsorption de l’oxygène (O) et la coadsorption de CH4 et O ont aussi été examinées. En outre, la formation de CH3OH selon un mécanisme via la coadsorption de CH4+O a été étudiée et la barrière d’activation s’est avérée élevée.

Titre traduit

Adsorption and activation of methane and methanol on Pt (100) surface : A density functional study

Résumé

The activation of methane (CH4) and methanol (CH3OH) on Pt(100) surface has been investigated using density functional theory calculations based on plane-wave basis and pseudo-potential. We optimised CH4/Pt(100) system. The calculated adsorption energies over the top, bridge and hollow sites are small, weakly dependent on the molecular orientation. The nature of the CH4-Pt interaction was examined through the electronic structure changes. The adsorption of methyl (CH3) and hydrogen (H) and the coadsorption of CH3+H were also calculated. From these results, we examined the dissociation of CH4 to CH3+H, and the activation energies found are in good agreement with the experimental and theoretical values. The activation of CH3OH/Pt(100) has been studied. All the sites have almost the same adsorption energy. The adsorption of oxygen (O) and the coadsorption of CH4 and O were also examined. In addition, the formation of CH3OH assuming a one-step mechanism step via the coadsorption of CH4+O has been studied and the barrier height was found to be high.