X-ray absorption spectroscopy and heterogeneous catalysis

La connaissance détaillée des mécanismes de réaction en catalyse hétérogène nécessite une description précise de la géométrie et de l’environnement local des sites actifs qui sont déterminants pour les performances catalytiques (conversion, sélectivité). La spectroscopie d’absorption~X (XANES et EXAFS) est à l’heure actuelle l’une des techniques les plus appropriées pour déterminer la structure de ces phases. Elle donne en effet accès à la configuration électronique (état d’oxydation) et à la géométrie (nature et nombre d’atomes environnants) de l’atome absorbeur. Le développement des méthodologies XAS in situ et operando résolues dans le temps permet maintenant de disposer de ces informations aussi bien lors de l’activation du catalyseur qu’au cours de la réaction catalytique, et ce dans les conditions réelles de travail.

Cet article souligne les potentialités actuelles de la spectroscopie d’absorption~X en présentant divers exemples représentatifs de la catalyse hétérogène et couvrant les étapes successives du cycle de vie d’un catalyseur, allant du suivi de la synthèse à la genèse de la phase active lors de son activation, jusqu’à l’étude de l’évolution des sites en cours de réaction. Enfin des approches récentes sont présentées pour l’étude de catalyseurs modèles impliquant d’une part des développements instrumentaux et d’autre part l’interprétation des données spectrales par modélisation.