Skeletal rearrangements of hydrocarbons on "ideal surfaces" (single crystals), "classical" and "inorganic complexes derived" catalysts of platinum

¹ Laboratoire de Catalyse et Chimie des Surfaces, ERA 385.
² Laboratoire de Chimie de Coordination, ERA 670 Université Louis Pasteur, 4, rue Blaise Pascal 67008 Strasbourg, Cedex, France.
³ C.R.M., rue Boussingault, Strasbourg.

Abstract

Skeletal isomerization and hydrogenolysis of hexanes were studied on single crystal faces of platinum (stepped and low index faces) and on supported mono or bimetallic catalysts prepared by decomposition of organometallic complexes : CHINI, CHATT and hetero polymetallic cluster. The high and low index faces of platinum simulated very well catalysts with large particles (d > 100 Å). Hydrogen induced surface reconstruction. The labeling of hydrocarbon with¹³C allowed the evaluation of the percentages of cyclic or bond-shift mechanisms in hexanes isomerization. A direct correlation was found between the increase of bond shift mechanism and the nature of the ledges of the stepped surfaces. Single crystals faces of platinum never simulated highly dispersed catalysts (d < 20 Å). On another hand, small particles of platinum were obtained by decomposition of organometallic complexes deposited on alumina. CHINI'S molecular clusters derived catalysts had the same behaviour as classical high dispersed supporter Pt catalysts and showed a correlation between the percentages of small aggregates and the increase of cyclic mechanism. Moreover CHATT and hetero polymetallic clusters derived catalysts were highly selective for demethylation and bond-shift isomerization.

Résumé

Les réactions d'isomérisation de squelette et d'hydrogénolyse des hexanes sont étudiées sur des surfaces monocristallines de platine (hauts et bas indices), des catalyseurs au platine dérivés de complexes inorganiques du type CHINI ou CHATT ou de complexes hétéro polymétalliques Platine-Cobalt déposés sur alumine. Les faces monocristallines de platine simulent parfaitement les catalyseurs classiques à larges tailles de particules (d > 100 Å). L'hydrogène induit une reconstruction de surfaces à marches. La technique de traçage isotopique au C¹³ permet l'évaluation des mécanismes d'isomérisation cyclique ou de déplacement de liaison. Une corrélation a pu être faite entre l'existence du mécanisme de déplacement de liaison et la nature des lisières (gradins). Les surfaces idéales monocristallines ne permettent aucune comparaison avec des catalyseurs à petites tailles de particules (d < 20 Å). Des catalyseurs très dispersés sont obtenus à partir de complexes inorganiques du type CHATT, CHINI ou hétéro polymétalliques (Pt, Co). Les catalyseurs dérivés de complexes de CHINI sont directement comparables aux catalyseurs très dispersés et montrent le rôle prédominant dans le mécanisme cyclique des particules comprises entre 5 et 10 A. Les catalyseurs dérivés de clusters de CHATT ou de clusters hétéro polymétalliques conduisent à une grande sélectivité pour la déméthylation et l'isomérisation par déplacement de liaison.