Étude comparative de l’oxydation de SO₂ sur l’oxyde de titane, anatase et rutile

¹ Université Hassan-II, faculté des sciences Aïn-Chok, Casablanca 02, Maroc.
² Laboratoire de catalyse et spectrochimie, URA CNRS 0414, ISMRA, 6, bd du Maréchal-Juin, 14050 Caen Cedex, France.

Résumé

L'analyse des spectres infrarouge des espèces sulfate formées par oxydation de SO₂ montre une plus grande hétérogénéité dans le cas du rutile. Suivant la quantité de sulfate formée, au moins trois types d'espèces sulfate superficielles sont mis en évidence sur rutile; ils sont caractérisés par une bande à 1325 cm^-1 (spécifique à cette variété cristalline), 1375 ou 1390-1400 cm^-1. Cette dernière bande peut correspondre à des espèces S₂O₇^2-peu stables. Le déplacement observé pour les autres bandes par suite d'échanges isotopiques utilisant H₂¹⁸O montre que les espèces sulfate superficielles, présentent, à l'état anhydre, une structure avec un seul groupement S=O. Sur rutile, pour des teneurs importantes en sulfate, il apparaît aussi une bande à 1160cm^-1, insensible à l'échange isotopique par H₂¹⁸O, ce qui montre qu'elle correspond à la formation d'une quantité limitée de sulfates dits de "cœur", ne se formant pas dans le cas de l'anatase. Les résultats gravimétriques montrent que les quantités de SO₂ adsorbées et oxydées sont identiques pour les deux variétés. Cependant, lors du chauffage sous vide ou en présence d'hydrogène, les espèces sulfate formées par oxydation de SO₂, sont moins stables thermiquement et plus réactives vis-à-vis de l'hydrogène dans le cas de la variété rutile.

Abstract

The infrared spectra of sulfate species formed by SO₂ oxidation show a higher heterogeneity on rutile than on anatase. Three types of surface sulfate species or more are evidenced on rutile. They are characterized by a band at 1325 cm^-1 (specific to this cristalline form) or at 1375 or 1390^-1400 cm^-1. This last band could be due to rather instable S₂O₂^2- species. Isotopic exchanges using H₂¹⁸O show that the surface sulfate species present only one S=O group after evacuation of the sample. On highly sulfated rutile, an absorption band at 1160 cm^-1 appears. It is not perturbed by H₂¹⁸O isotopic exchanges ; so it is assigned to bulk sulfate species. Such species were not observed on anatase. Gravimetric results show that the amounts of adsorbed or oxidized SO₂ are similar on anatase and rutile. However the sulfate species formed on rutile by SO₂ oxidation appear less stable under high temperature evacuation and more reactive towards H₂ than those formed on anatase.