Fiche n° 54 : Caractérisation des réactions catalytiques et des catalyseurs par spectroscopie IR operando

Pour formuler des catalyseurs hétérogènes efficaces (actifs et sélectifs), il est indispensable de connaitre leur mode de fonction-nement à l’échelle moléculaire, c’est-à-dire visualiser l’interaction entre les molécules de réactifs et les sites du matériau qui en promeut la transformation. En connaissant la composition et la structure du catalyseur, et en réalisant des tests appropriés, il est toujours possible d’envisager la séquence des réactions qui ont lieu à sa surface, en particulier en s’aidant de modélisations moléculaires et cinétiques. Néanmoins, d’un point de vue expérimental, il est toujours plus intéressant d’observer les phénomènes directement, quand cela est possible. Il devient alors indispensable de « regarder » à l’intérieur d’un réacteur, en y introduisant un faisceau de lumière adapté à ce que l’on désire voir. Il est donc très indiqué de rajouter une technique spectroscopique pour assister l’analyse de la réactivité catalytique. Par exemple, la structure du matériau sera bien renseignée par des rayons X, de la RMN du solide ou du Raman, tandis que l’état d’oxyda-tion des cations sera renseigné par UV-vis. En revanche, la spectrosco-pie FT-IR sera particulièrement adaptée pour l’étude des espèces moléculaires, adsorbées ou en phase gaz, comme présenté dans la fiche Catalyse n° 52 [1].