Agrégats et Réactivité

Responsable : Suzanne Giorgio

Présentation

L’équipe étudie le lien structure/réactivité dans les agrégats mono- et bi-métalliques supportés dans le but de combler le « material gap » et le « pressure gap » en catalyse hétérogène.

Deux types d’agrégats  sont étudiés.

  • Les premiers (quelques atomes à 4 nm) sont synthétisés par dépôt d’atomes sous ultravide sur des films ultramince (0.5 nm) d’alumine nanostructurée obtenus par oxydation à haute température d’une surface Ni3Al(111).  On obtient ainsi des réseaux hexagonaux d’agrégats ayant une très faible dispersion en taille (Dn/n=1/√n, n étant le nombre d’atomes dans l’agrégat). Dans le cas d’agrégats bimétalliques la composition est ajustable dans toute la gamme de taille. Les agrégats sont caractérisés in situ par STM, XPS, GISAXS et GIXD.
  • Les agrégats du deuxième type (2 à 10 nm) sont synthétisés par voie chimique en phase liquide par réduction de complexes métalliques en présence de surfactants. La dispersion de taille est faible (10%), la morphologie peut être contrôlée. Les agrégats bimétalliques sont soit homogènes ou de type cœur/coquille. La croissance des nanoparticules  préparées par voie chimique est étudiée in situ par TEM en utilisant une cellule à liquide en graphène ou en nitrure de silicium. Leur structure est étudiée par HRTEM.
Agrégats
Réseau d’agrégats de 35±6 atomes de Pd - Variation de l’énergie d’adsorption du CO en fonction de la taille des agrégats de Pd montrant la transition entre le comportement ‘moléculaire’ et ‘métal massif’ - Variation de la réactivité, pour l’oxydation de CO, de nanoalliages Pd-Pt de type cœur coquille; un optimum est obtenu pour 1MC de Pt sur des cubes de Pd de 10 nm.
La réactivité des agrégats en fonction de leur taille, leur morphologie et leur composition est étudiée par adsorption de gaz (CO, O2, H2, NO…) et par réaction bimoléculaire (CO+O2, CO+NO….) en fonction de la pression (de l’ultravide à la pression atmosphérique).

De l’ultravide (10-10 mbar) à 10-6 mbar la réactivité est étudiée in situ par une technique de jet moléculaire pulsée (MBRS).

En moyenne pression (10-6 à 10 mbar) on utilise la spectrométrie de masse et l’AP-XPS (au synchrotron). A haute pression (10 mbar à 1bar) on utilise la chromatographie en phase gazeuse (GC) et la plasmonique directe (LSPR) ou indirecte (INPS : indirect nanoplasmonic sensing).

Agrégats 1
Croissance en solution de nanoalliages Pt-Pd in situ par HRTEM dans une cellule en graphène

Publications

2019

Molecular Beam Study of the CO Adsorption on a Regular Array of PdAu Clusters on Alumina

Georges Sitja, Claude R Henry

Journal of Physical Chemistry C 123:7961-7967 (2019)10.1021/acs.jpcc.8b07350

Regular Arrays of Pt Clusters on Alumina: A New Superstructure on Al 2 O 3 /Ni 3 Al(111)

Georges Sitja, Aude Bailly, Maurizio de Santis, Vasile Heresanu, Claude Henry

Journal of Physical Chemistry C 123:24487-24494 (2019)10.1021/acs.jpcc.9b05109

2017

Influence of Palladium on the Ordering, Final Size, and Composition of Pd-Au Nanoparticle Arrays

Aude Bailly, Georges Sitja, Marie-Claire Saint-Lager, Séverine Le Moal, Frédéric Leroy, Maurizio de Santis, Claude R. Henry, Odile Robach

Journal of Physical Chemistry C 121:25864-25874 (2017)10.1021/acs.jpcc.7b08254

2016

Core-shell Pd-Pt nanocubes for the CO oxidation

Astrid de Clercq, Olivier Margeat, Georges Sitja, Claude R. Henry, Suzanne Giorgio

Journal of Catalysis 336:33-40 (2016)10.1016/j.jcat.2016.01.005

Collaborations

CINAM

  • C. Barth
  • B. Demirdjian
  • M. Gingras
  • F. Leroy
  • O. Margeat
  • C. Mottet
  • L. Peng

 

National

  • Institut Néel (Grenoble)
  • ISMO (Orsay)
  • LRS (Paris)
  • MONARIS (Orsay)         

 

International

  • H.J. Freund, FHI-MPG (Berlin) 
  • U. Heiz, TUM (Munich)