Étude par spectroscopie infrarouge de l’adsorption de l’acétonitrile sur l’oxyde de cérium ; influence de l’état de réduction de l’oxyde

Laboratoire catalyse et spectrochimie, URA CNRS 0414, ISMRA, 6, boulevard du Maréchal-Juin, 14050 Caen Cedex, France.

Résumé

La faible acidité de Lewis de la cérine est mise en évidence par l’adsorption non dissociative de l’acétonitrile, tandis que la forte basicité des ions O^2- conduit à la formation du monoanion (CH₂CN)^-. Dans l’adsorption de l’acétonitrile sur la cérine il se forme également le dianion de l’acétamide [CH₃C(N)O]^2- spectroscopiquement caractérisé par les substitutions isotopiques H ---> D et ¹⁶O ---> ¹⁸O. L’évolution spectroscopique de ces espèces en fonction de la température de réduction de la cérine par H₂ montre que la réduction de la cérine dans le domaine 523 - 673 K s’accompagne d’une hydroxylation et qu’à partir de 673K la déshydroxylation de la surface rend accessibles les ions Ce³⁺ à la chimisorption de l’acétonitrile.

Abstract

Acetonitrile adsorption on evacuated ceria evidenced the presence of weak Lewis acid sites and strong basic O^2- ones leading respectively to the formation of undissociated adsorbed species and to the CH₂CN^- monoanion. Moreover, the acetamide dianion, [CH₃C(N)O]^2-, was also observed and well spectroscopically characterized using H ---> D and ¹⁶O ---> ¹⁸O substitutions. Results obtained from adsorption of acetonitrile on ceria H₂-reduced at different temperatures were correlated to the hydroxylation state of the samples : for reduction temperatures lower than 673K, part of O^2- sites were transformed into OH^- partially preventing the formation of CH₂CN^- species ; for higher reduction temperatures, part of O^2- sites were recovered explaining the higher amount of CH₂CN^- species formed. The characteristic frequencies of adsorbed anionic species were slightly dependent of the oxydation state, Ce⁴⁺ or Ce³⁺, of the adsorbing cation.