Les matériaux micro et mésoporeux : caractérisation

Auteur(s) :

Groupe français de zéolithes Découvrir l'auteur

Résumé

Présente une méthode d'analyse structurale des matériaux microporeux. Aborde l'étude des zéolithes par spectrométrie infrarouge, par RMN, par microcalorimétrie, la thermodynamique de l'adsorption/coadsorption en phase gazeuse sur les zéolithes, les méthodes en températures programmées, la modélisation et la simulation numérique de l'adsorption, le comportement des catalyseurs hétérogènes.

Contributeur(s)
- Thibault-Starzyk, Frédéric. Directeur de publication/coordinateur/coordonnateur
Éditeur(s)
- EDP sciences
Date
- 2004
Notes
- Notes bibliogr.
Langues
- Français
Description matérielle
- 303 p. : ill., couv. ill. ; 24 cm
Collections
- Matériaux
Sujet(s)
- Zéolites
ISBN
- 2-86883-713-1
Indice
- 546.1 Éléments non métalliques
Tables des matières
- - LES MATÉRIAUX MICRO ET MÉSOPOREUX - Caractérisation -
  - Frédéric Thibault-Starzyk
  - EDP
  - Avant-propos 1
  - Préface 11
  - Analyse structurale des matériaux microporeux par les méthodes de diffraction 13
  - 1. Notions de diffraction 14
  - 1.1. Loi de Bragg 14
  - 1.2. Facteur de structure 15
  - 2. L'expérience de diffraction des rayons X 16
  - 2.1. Les sources de rayons X 16
  - 2.2. Les diffractomètres 18
  - 3. L'expérience de diffraction des neutrons 22
  - 3.1. Production des neutrons 22
  - 3.2. Comparaison rayons X - neutrons 24
  - 4. Applications de la diffraction à l'étude des monocristaux 25
  - 4.1. Conditions d'étude 25
  - 4.2. Détermination structurale, analyse de Fourier 27
  - 5. Utilisation de la diffraction pour l'étude des poudres 29
  - 5.1. Identification des phases 29
  - 5.2. Détermination des paramètres de maille. Indexation 30
  - 5.3. Enregistrement des intensités de diffraction (rayons X) 32
  - 5.4. Acquisition des données neutrons : technique particulière dite de « temps de vol » 34
  - 5.5. Diffraction et détermination structurale (rayons X) 35
  - 5.6. Analyse Rietveld 36
  - 6. Quelques applications spécifiques de la diffraction des neutrons 38
  - 6.1. Localisation d'atomes légers 38
  - 6.2. Différenciation entre éléments 39
  - 6.3. Détermination de structures magnétiques 40
  - 7. Diffraction de poudre in situ 41
  - 7.1. Rayonnement synchrotron 41
  - 7.2. Diffraction de neutrons in situ 43
  - 8. Diffraction des électrons 43
  - 8.1. Principe 43
  - 8.2. Quelques applications aux zéolithes 44
  - 9. Simulation et résolution de structure 45
  - 9.1. Procédure DLS (Distance Least Squares) 46
  - 9.2. Méthodes de recuit simulé 46
  - 9.3. Packing Monte Carlo et minimisation d'énergie 46
  - 2 Introduction à l'étude des zéolithes par spectroscopie infrarouge 51
  - 1. Principe et mise en oeuvre de la spectroscopie infrarouge 51
  - 1.1 Rayonnement infrarouge 51
  - 1.2. interaction matière-rayonnement 52
  - 1.3. Spectrométrie. Interféromètre 52
  - 1.4. Limites et problèmes de la transformée de Fourier 54
  - 1.5. Aspects techniques 55
  - 1.6. Mise en _uvre 56
  - 2. Vibrations de structure des zéolithes 59
  - 2.1. Bandes de structure 59
  - 2.2. Substitution d'éléments dans la structure 61
  - 3. Étude de l'acidité des zéolithes 62
  - 3.1. Mode expérimental 62
  - 3.2. Site de Bronsted : le vibrateur OH 65
  - 3.3. Molécules sondes 67
  - 3.4. Sondes courantes d'acidité 72
  - 3.5. Étude de la basicité des zéolithes 82
  - 4. Observation infrarouge du catalyseur en fonctionnement 82
  - 4.1. Cellule réacteur : réflexion diffuse ou transmission ? 84
  - 4.2. Bâti de réactivité 84
  - 4.3. Exemples d'applications aux zéolithes 85
  - 3 Application de la RMN à l'étude des zéolithes et des catalyseurs à base de zéolithes 91
  - 1. Développement de la RMN aux systèmes solides 91
  - 2. Introduction à la théorie de la RMN de l'état solide 93
  - 2.1. Interaction Zeeman : ... 93
  - 2.2. Interaction avec un champ radiofréquence : ... 95
  - 2.3. Interaction dipolaire : ... 99
  - 2.4. Interaction quadrupolaire : ... 101
  - 2.5. Déplacement chimique : ... 103
  - 2.6. Couplage J : ... (interaction noyau-noyau indirecte)105
  - 2.7. Influence des électrons célibataires 105
  - 3. Méthodes importantes pour la RMN de l'état solide 107
  - 3.1. Découplage hétéronucléaire 107
  - 3.2. Polarisation croisée (cross-polarization) 107
  - 3.3. Rotation à l'angle magique (technique MAS) 108
  - 3.4. Séquence de pulses multiples 110
  - 3.5. RMN à deux dimensions 110
  - 4. Techniques RMN pour l'étude des molécules adsorbées 113
  - 4.1. Mesure des déplacements chimiques 113
  - 4.2. Élargissement et anisotropie de déplacement chimique 113
  - 4.3. Effets d'échanges 114
  - 5. RMN-HR des noyaux lourds : structures des zéolithes 114
  - 5.1. RMN-²⁹ Si des silicates 115
  - 5.2. RMN-²⁹ Si des zéolithes 115
  - 5.3. RMN-²⁷ Ai des zéolithes 124
  - 5.4. Autres noyaux lourds 133
  - 6. RMN haute résolution et acidité des zéolithes 133
  - 6.1. RMN-¹H 133
  - 6.2. RMN de noyaux autres que ¹H : molécules adsorbées 137
  - 7. RMN en réseau rigide. Application à l'acidité de ... des solides 137
  - 7.1. Méthode des moments 139
  - 7.2. Simulation des spectres 140
  - 8. NMR de molécules adsorbées physiquement (¹²⁹Xe) 142
  - 9. Mobilité moléculaire 146
  - 9.1. Étapes élémentaires de migration moléculaire 146
  - 9.2. Self-diffusion intracristalline 147
  - 10. Perspectives 149
  - 4 La microcalorimétrie appliquée à l'étude des zéolithes 157
  - 1. Technique calorimétrique 157
  - 1.1. Calorimètres à flux de chaleur 158
  - 1.2. Calorimètre à flux gazeux 164
  - 2. Température d'adsorption 165
  - 3. Prétraitement de l'échantillon 165
  - 4. Interactions acide-base 166
  - 4.1. Molécules sondes 166
  - 4.2. Analyse d'une courbe calorimétrique 168
  - 5. Facteurs influençant l'acidité des zéolithes 171
  - 5.1. Influence de la topologie, taille des pores et cristallinit6 171
  - 5.2. Influence du mode de synthèse et des modifications chimiques 172
  - 5.3. Influence de l'échange cationique 172
  - 5.4. Influence du rapport Si/AI et de la désalumination 173
  - 5.5. Influence des substitutions isomorphiques 174
  - 5.6. Influence du vieillissement et de la formation de coke 175
  - 6. Perspectives 175
  - 5 Thermodynamique phénoménologique de l'adsorption/coadsorption en phase gazeuse sur les zéolithes 181
  - 1. Spécificités de l'adsorption dans les milieux microporeux 181
  - 1.1. Adsorption physique 181
  - 1.2. Classification des molécules adsorbables et des adsorbants selon Kiselev 182
  - 1.3. Forces d'adsorption 183
  - 1.4. Critères thermodynamiques de l'adsorption 185
  - 2. Adsorption en phase gazeuse 193
  - 2.1. Classification des isothermes 193
  - 2.2. Équation générale de l'isotherme 195
  - 2.3. Équations des isothermes dans l'hypothèse d'une homogénéité énergétique 195
  - 2.4. Équations des isothermes prenant en compte l'hétérogénéité énergétique 202
  - 3. Coadsorption en phase gazeuse 205
  - 3.1. Notions générales 205
  - 3.2. Théories en thermodynamique phénoménologique 206
  - 4. Perspectives 216
  - 6 Méthodes en température programmée 223
  - 1. Techniques expérimentales 224
  - 1.1. Appareillage 224
  - 1.2. Détecteurs 225
  - 1.3. Analyse expérimentale 228
  - 1.4. Considérations expérimentales 229
  - 2. Désorption en température programmée 231
  - 2.1. Éléments de théorie 231
  - 2.2. Application à la caractérisation des propriétés acides des zéolithes 234
  - 2.3. Application à la caractérisation des propriétés basiques des zéolithes 238
  - 2.4. Autres applications 239
  - 3. Réduction en température programmée 239
  - 3.1. Principe de la réduction en température programmée 241
  - 3.2. Notions à savoir sur la TPR 241
  - 3.3. Réduction de catalyseurs à base de zéolithe 244
  - 3.4. Apports de la TPR 245
  - 4. Oxydation en température programmée (TPO) 246
  - 4.1. Oxydabilité 246
  - 4.2. Caractérisation du coke 251
  - 7 Modélisation et simulation numérique de l'adsorption dans les zéolithes 255
  - 1. Modélisation des systèmes zéolithiques 256
  - 1.1. Approche ab initio256
  - 1.2. Approche semi-empirique classique 258
  - 2. Simulation numérique 261
  - 2.1. Thermodynamique statistique numérique 261
  - 2.2. Simulation de Monte Carlo 263
  - 2.3. Simulation de dynamique moléculaire 266
  - 2.4. Dynamique moléculaire quantique 268
  - 2.5. Observables retenues 269
  - 8 Évaluation du comportement des catalyseurs hétérogènes 279
  - 1. Définition des caractéristiques principales de la réaction à étudier 279
  - 2. Choix de l'équipement nécessaire pour l'alimentation en mélange réactionnel du réacteur 280
  - 3. Sélection du réacteur et optimisation des conditions opératoires 281
  - 3.1. Réacteurs-catalytiques hétérogènes 282
  - 3.2. Cycle catalytique hétérogène 284
  - 3.3. Diffusion et réaction dans un catalyseur 284
  - 3.4. Détermination des vitesses de réaction. Études cinétiques 293
  - 3.5. Transfert de matière et réaction dans les zéolithes 296
  - 3.6. Réacteurs catalytiques à lit fixe à fonctionnement dynamique : évaluation des catalyseurs au laboratoire 297
  - 3.7. Mécanismes des réactions catalytiques hétérogènes. Déduction des équations de vitesse : modèle Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson 299
  - 4. Méthode d'analyse des produits de réaction 300
  - 5. Traitement des données expérimentales 301
Origine de la notice:
- BNF