Une nouvelle technique d’étude de la texture des carbones : l’examen de leur oxyréactivité

Laboratoire de chimie des Gaz et des Combustibles, Université Paris-Sud, Centre d’Orsay, 91, France.

Résumé

L’étude des surfaces internes des corps poreux a soulevé de très nombreuses critiques quant aux méthodes classiques de calcul (de BET, de Dubinin,...) basées sur l’exploitation des isothermes d’adsorption-désorption de gaz à basse température. Ces méthodes sont cependant encore les plus utilisées pour suivre notamment l’évolution de la texture des carbones au cours de leur gazéification par O₂, CO₂, H₂O. Mais les auteurs qui les emploient, pas plus que nous-mêmes, n’accordent une valeur absolue aux aires des surfaces ainsi déterminées, dont les variations relatives sont seules prises en considération.

Il arrive parfois, comme nous l’avons montré récemment sur des échantillons de carbones caractérisés par une ultra-microporosité (pores de rayon inférieur à 10 Å), que ces variations relatives, elles-mêmes sont dénuées de toute signification. De plus, le dégazage, traitement préalable indispensable à la détermination d’une surface par adsorption, peut modifier notablement l’étendue de l’aire de l’échantillon oxydé que l’on désire mesurer (partie 1). Il est probable enfin que la texture ainsi révélée est différente de celle conditionnant, à la température de l’oxydation (de 300 à 600 °C), la vitesse de diffusion des gaz dans les pores.

Nous montrons par contre (partie 2) que l’examen des courbes de réactivité en fonction du taux d’avancement de la réaction de gazéification du carbone par l’oxygène fournit d’utiles renseignements sur la nature de la texture initiale (type de porosité) ainsi que sur les modifications que divers traitements sont susceptibles de créer et permet par conséquent de suivre d’une façon intéressante l’évolution de cette texture.

Abstract

The study of the internal surfaces of porous bodies has raised numerous criticisms as regards classical theories of calculation (the modified BET equation, the Dubinin equation...) based on the utilisation of the isotherms of gas adsorption-desorption at low temperature. However, these methods are still the most widely used to follow the evolution of the internal structure of carbons during their gasification by O₂, CO₂, H₂O. But neither the scientists who are using them, nor ourselves, recognize an absolute value to surfaces areas so defined, whose relative variations only are considered.

It sometimes happens, as we illustrated recently on samples of carbons characterized by an ultramicroporosity (pores with a radius below 10 Å), that these relative variations themselves are without signification. Moreover, the out-gassing, preliminary treatment, essential to determine a surface by adsorption, can modify appreciably the surface area of the gasefied samples that is to be measured (part 1). Finally it is probable that the structure thus revealed is different from that which conditions, at the temperature of oxydation (from 300 to 600 °C), the. speed of diffusion of gas into the pores.

On the other hand, we are showing (part 2) that the examination of the plots of reactivity as a function of the burnoff, corresponding to gasification of carbon by oxygen, gives useful information on the nature of the initial structure (type of porosity) as well as on the modifications that various treatments are able to create, and consequently allows to follow in an interesting way the evolution of this structure.