Étude des silices-alumines irradiées

I. — Étude de l’hydrogène atomique par résonance paramagnétique électronique

Institut de Recherches sur la Catalyse-CNRS, 39, Bd du 11 Novembre 1918, 69-Villeurbanne, France.

Résumé

L’hydrogène atomique, stabilisé à 77 °K sur une silice-alumine par suite de l’irradiation par les rayons γ, est étudié par R.P.E. Le signal correspondant présente une saturation de type essentiellement homogène et est la superposition d’au moins deux raies a et b de formes lorentziennes dues à des sites piégeants distincts.

La diminution de la valeur du temps de relaxation spin-réseau T₁, par l’intermédiaire du paramagnétisme de l’oxygène et des radicaux peroxydes formés, a permis d’évaluer à 10 Å l’épaisseur de la couche superficielle dans laquelle sont stabilisés les atomes d’hydrogène et de montrer que les sites piégeants sont situés à proximité des centres V de l’échantillon irradié.

Le nombre d’atomes d’hydrogène piégés est proportionnel à la quantité d’eau contenue dans l’échantillon et ne dépend lias de son acidité de Brönsted. Il est lié également à la teneur en alumine de la silice-alumine et à son mode de préparation.

L’hydrogène atomique est stabilisé par une liaison faible à un seul électron entre l’hydrogène et un atome d’oxygène du réseau.

Abstract

Studies have been made of hydrogen atoms formed by γ-irradiation of silica-alumina. Shapes and saturation of the EPR spectral lines are discussed in terms of dipolar broadening, spin-lattice relaxation, homogeneous broadening, rate of passage and modulation parameters used for observation. The signal is a superposition of two lorentzian lines a and b due to trapped hydrogen atoms on two different sites. The values of spin-spin and spin-lattice relaxation times turn out to be 10^-7 second for T, and 10^-4 second for T₁.

The influence of paramagnetic molecules of oxygen and peroxyd radicals on T, has also been studied. It is shown that hydrogen atoms are stabilized in 10 Å depth surface layer and close to V-centers of the material. Trapped atoms yield was found to be linear with water and alumina contents of the sample and to be independant to Brönsted acidity.

A model of trapping sites is suggested from the deviation between lite values of hyperfine coupling constant and electronic g-factor for trapped hydrogen atoms and the values οf these constants for free hydrogen atoms. It is assumed that an hydrogen atom is weakly bonded by one electron bond to an oxygen atom of the lattice.