Étude infrarouge de l’adsorption de l’éthylène, du propène, des butènes et du butadiène-1,3 sur catalyseurs Pd/Al₂O₃ par coadsorption du monoxyde de carbone

Laboratoire de Spectrochimie, U.A. 414, ISMRa, Université de Caen, 14032 Caen cedex, France.

Résumé

L’adsorption de l’éthylène, du propène, des butènes et du butadiène-1,3 sur quatre catalyseurs Pd/Al₂O₃ (0,45 % Pd) de dispersion comprise dans le domaine 10 %-50 % a été étudiée par spectrométrie infrarouge à température ambiante ; le taux de recouvrement des espèces adsorbées est déterminé par coadsorption de CO. L’éthylène s’adsorbe spécifiquement sur Les faces (111) des catalyseurs les plus dispersés avec un taux de recouvrement de 30 % et sur les faces (100) des catalyseurs les moins dispersés avec un taux de recouvrement de 45 %. L’espèce éthylidyne est stable sur les faces (111) mais se transforme partiellement en une espèce qui peut être du type vinyle sur les laces (100) ; le complexe π d’adsorption associative de l’éthylène se forme sur les catalyseurs les plus dispersés. Le propène, les butènes et le butadiène s’adsorbent essentiellement sur les faces (100) avec des taux de recouvrement de l’ordre de 75 %-100 %. Les quelques bandes d’absorption observées peuvent être associées aux complexes di-σ d’adsorption associative faiblement liés du propène et du butène-1 ainsi qu’à un complexe di-σ, π d’adsorption dissociative des butènes-2 ; cette adsorption dissociative est également observée pour le propène et le butène-1.

Abstract

Ethylene, propene, butenes and 1-3 butadiene adsorptions onto four Pd/Al₂O₃ (0.45 % Pd) catalysts in the 10 %-50 % dispersion range were studied at room temperature using Fourier transform infrared spectroscopy ; the surface coverages of the adsorbed species were measured by carbon monoxide coadsorption. Ethylene is selectively adsorbed on the (111) faces of the more dispersed catalysts with a 30 % surface coverage and on the (100) faces of the less dispersed catalysts with a 45 % surface coverage. The adsorbed ethylidyne species is stable on the (111) faces but partially converts to a proposed vinyl type species on the (100) faces ; π-bonded molecularly adsorbed ethylene was also observed on the more dispersed catalysts. Propene, butenes and butadiene are mainly adsorbed on the (100) faces with a 75%-100 % surface coverage. From the limited observed spectral features, it is proposed that i) the weakly adsorbed species formed in the case of propene or 1-butene are di-σ associatively adsorbed and ii) the strongly adsorbed species formed in the case of 2-butenes are di-σ, π dissociatively adsorbed; such species were also observed for the propene and 1-butene adsorptions.