Rôle du soufre sur l'activité catalytique du platine

Laboratoire de Physico-chimie des Surfaces Université Pierre et Marie Curie, ENSCP — 11, rue Pierre et Marie Curie — 75005 Paris.

Résumé

La réaction de mise à I équilibre de la réaction H₂ — D₂ a été étudiée sur la face (111) du platine propre ou recouverte de quantités variables de soufre adsorbé. Cette réaction relativement simple a été choisie afin d'arriver à une meilleure compréhension des mécanismes de désactivation des catalyseurs.

La composition chimique et la structure de la surface étaient caractérisées avant et après chaque réaction à l'aide de la diffraction des électrons lents (LEED) et de la spectroscopie Auger. Dans la gamme de température (60°C — 200°C) et de pression (100 — 400 Torr) étudiée, les atomes de soufre sont adsorbés de façon irréversible sur la surface de platine.

On a pu mettre en évidence deux mécanismes différents :

• 1)

  Aux faibles taux de recouvrement en soufre, θ_s [math] 1S/4Pt, le soufre augmente la vitesse de la réaction. Cet effet a été imputé à des modifications électroniques des atomes de platine situés au voisinage des atomes de soufre adsorbés.

• 2)

  Aux taux élevés de recouvrement en soufre, 1/3 [math] θ_S [math] 2/3, le soufre diminue la vitesse de la réaction. En moyenne, deux atomes de soufre désactivent trois atomes de platine superficiels.

Les deux mécanismes sont caractérisés par des énergies d'activation et des ordres réactionnels différents.

Ils ont été précisés et discutés en tenant compte de ces données expérimentales et de l'arrangement géométrique superficiel des atomes de soufre aux différents stades de contamination par cette impureté.

Abstract

The H₂ — D₂ equilibration reaction has been studied on the (111) face of platinum, clean or covered with variable quantities of adsorbed sulphur. This relatively simple reaction has been chosen in order to reach a better understanding of sulphur deactivation mechanisms of catalytic reactions. Structure and chemical composition of the surface were characterized before and after each reaction by means of Low Energy Electron Diffraction and Auger Spectroscopy. In the working range of temperature (60° C — 200 °C) and pressure (100 — 400 Torr), sulphur atoms remain irreversibly adsorbed on the platinum surface. Two different mechanisms have been identified :

• 1)

  For low sulphur coverages, θ_S [math] 1S/4Pt, sulphur increases the rate of the reaction. This effect has been attributed to electronic modifications of the platinum atoms located in the vicinity of sulphur.

• 2)

  For high sulphur coverages, 1/3 [math] θ_S [math] 2/3, sulphur decreases the rate of the reaction. On an average, two sulphur atoms inhibit three platinum atoms.

Both mechanisms are characterized by different activation energies and reaction orders. They have been discussed by taking into account these data and the geometrical arrangement of sulphur atoms for the different stages of contamination by that impurity.