Comparison between oxygen chemisorption and carbon gasification at moderate temperature

Centre de recherche sur la physico-chimie des surfaces solides, 24, avenue du Président-Kennedy, 68200 Mulhouse, France.

Abstract

The chemisorption of oxygen on carbons outgassed at 900°C has been investigated at different temperatures ranging from 25 to 500°C and under low pressure of oxygen (initial pressure equal to 66 Pa). At 100°C or below, only chemisorption of oxygen was detected. At higher temperature gasification of carbon was also found during oxygen chemisorption. Oxygen chemisorption and carbon gasification are two concomitant reactions which obey the same type of kinetical law. At 300°C, the ratio of the amount of chemisorbed oxygen to that of gasified carbon remains nearly constant over a large period of time and the values of this ratio are similar for the investigated carbons. It is concluded that at 300°C a structural reorganization of the adsorption sites with release of volatile carbon oxides takes place whereas at lower temperature, the Interaction is limited to a chemisorption process.

Résumé

La chimisorption de l'oxygène sur des carbones dégazés à 900°C a été étudiée dans le domaine de température compris entre 25 et 500°C et sous basse pression (la pression initiale est égale à 66 Pa). A 100°C et en-dessous, il y a physisorption de l’oxygène sans gazéification du carbone. A température supérieure, les deux phénomènes sont observés : la chimisorption de l'oxygène et la gazéification du carbone sont deux réactions concomitantes qui obéissent aux mêmes lois cinétiques. A 300°C, le rapport de la quantité d’oxygène chimisorbé à celle de carbone gazéifié demeure sensiblement constant dans un large intervalle de temps et les valeurs de ce rapport sont très proches pour les carbones étudiés. Les auteurs concluent qu’à 300°C, il y a réorganisation des sites d'adsorption responsable de la gazéification du carbone alors qu’à température plus basse, l’interaction entre le carbone et l’oxygène se réduit à la chimisorption.