[tel-00011720] Surfaces modèles or-palladium étudiées in situ: de l'ultra-vide aux conditions de réactions catalytiques

La compréhension des processus catalytiques nécessite de pouvoir corréler la structure à l'échelle atomique des catalyseurs en cours de réaction avec les propriétés macroscopiques observées. Ce travail de thèse s'inscrit dans ce cadre et l'outil principal est la diffraction X de surface. Une partie instrumentale concerne le développement d'un réacteur permettant la caractérisation in situ, par des techniques de diffusion des rayons X, de surfaces de catalyseurs modèles pendant une réaction chimique donnée (jusqu'à 1 bar). Les caractéristiques principales du réacteur ainsi que les premiers tests de validation sous faisceau X sont décrits. En relation avec la problématique précédente, une partie plus fondamentale s'intéresse à l'étude de surfaces modèles bimétalliques à base d'or et de palladium avec d'une part, des dépôts d'or sur Pd(110) et d'autre part, les surfaces (111) et (110) d'un alliage massif Au30Pd70. L'étude du système Au/Pd(110), en ultra-vide, a bénéficié de la complémentarité entre la diffraction X de surface et la microscopie à effet tunnel. Pour des épaisseurs de dépôt jusqu'à 2.5 MC et des températures de recuit atteignant 470°C, nous nous sommes intéressés à la description de la croissance, de la structure et de la morphologie des dépôts d'or. L'étude menée sur l'alliage Au30Pd70 a confirmé l'intérêt de la diffraction X pour caractériser ces surfaces modèles au cours d'une réaction catalytique. La structure des faces (110) et (111) a d'abord été étudiée en ultra-vide, puis en présence de faibles pressions d'hydrogène et d'oxygène, jusqu'à 10-5 mbar. Le réacteur développé par notre équipe, a ensuite permis d'étudier l'hydrogénation sélective du 1,3-butadiène sur la face (111) sous faisceau X avec pour objectif de caractériser la surface à différents stades de la réaction. Un effet très important de l'hydrogène au niveau volumique ainsi qu'à la surface de l'alliage a été mis en évidence. Ces modifications sont discutées en relation avec les propriétés catalytiques.

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