Etude de l'adsorption et de la réactivité de H2O, H2S et SO2 sur le cuivre et ses oxydes

Study of H2O, H2S and SO2 adsorption and reactivity on copper and its oxides

• Auteur / Autrice : Anouk Galtayries
• Direction : Jean-Pierre Bonnelle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie de photoélectrons

Dynamique moléculaire

Cuivre -- Composés

Adsorption

Résumé

Dans le cadre d'une meilleure compréhension des phénomènes liés à la corrosion de surfaces métalliques et d'empoisonnement de catalyseurs à base de cuivre, nous avons mené une étude des étapes initiales de l'interaction de molécules réactives avec des substrats en cuivre poly cristallin ou ses oxydes. Deux méthodes d'analyse complémentaires ont été utilisées: la spectroscopie de photoélectrons induits par rayons x qui nécessite un conditionnement sous ultra-haut vide et la mesure de variation de potentiel de surface par la méthode de kelvin, qui permet de mener des séquences réactionnelles sous flux gazeux, a pression atmosphérique jusqu'à 400c. Les adsorptions d'eau ou de méthanol, pratiquement entièrement réversibles à température ambiante sur Cu, conduisent à des variations de potentiel opposées. Elles résultent d'une répartition électronique totalement différente. Des cycles d'interaction de h2/o2 sur le métal prétraite par l'hydrogène permettent de suivre les cinétiques d'adsorption: ordre 1 ou cinétique d'elovich pour h2. Les interactions avec h2s et so2 conduisent à une dissociation des molécules sur les différents substrats, laissant des espèces s (a) de type sulfure. Pour h#2s, le métal est le substrat le plus réactif alors que c'est cou qui présente la plus forte affinité pour so2. Cependant, les solides évoluent tous vers la formation en surface de Cu+ quel que soit le degré d'oxydation initial. Avec so2, outre s(a), sont également détectées des espèces so2(a), so3(a) et so4(a) selon la température, l'exposition et la nature de la surface. Les résultats de ce travail et la méthodologie adoptée se révèlent très intéressants dans le contexte de la corrosion du cuivre. Une extension vers l'étude de la réactivité d'autres métaux, de films d'oxydes ou de sulfures, modelés de catalyseurs, est actuellement en cours.