Analyses en température programmée

Analyse ThermoGravimétrique (ATG) :

variation de la masse ; elle permet de mesurer la stabilité thermique de l’échantillon et de déterminer les paramètres cinétiques de la réaction.

Analyse Thermique Différentielle (ATD) :

variation de la différence de température entre l’échantillon et une référence ; elle permet d’identifier les événements exothermiques ou endothermiques lors de la montée en température : évaporation, fusion, cristallisation, oxydation…

Analyse Thermique Différentielle de catalyseurs WOx/ZrO2.

Le pic positif (exothermique) traduit la cristallisation de la zircone à partir du précurseur amorphe.
La température de cristallisation augmente avec la teneur en tungstène :
a) 8 % WO3 ; b) 13 % WO3 ; c) 17 % WO3 ; d) 25 % WO3.

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Analyse Calorimétrique Différentielle (ACD) 

en anglais Differential Scanning Calorimetry DSC : identique à l’ATD dans son principe, elle permet de déterminer les enthalpies des changements d’état de l’échantillon lorsque sa température croît.

Équipement : SDT Q600 de TA Instruments couplé à une analyse par spectrométrie de masse Thermostar GDS 301T3 de Pfeiffer (Contact : Xavier Carrier)

Les techniques d’analyse en température programmée sont basées sur le suivi, par catharométrie, de la réactivité d’un matériau avec un gaz de propriétés connues en fonction de la température.

Principales techniques disponibles au LRS :

Réduction en Température Programmée (RTP) 

en anglais TPR : le matériau est chauffé sous flux d’un mélange réducteur H2/Ar. La mesure de la consommation d’hydrogène avec la température donne des informations quantitatives sur la réductibilité des espèces présentes.

Schéma de l’appareil de TPR développé au LRS

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Oxydation en Température Programmée (OTP) 

en anglais TPO : le matériau est chauffé sous flux d’un mélange oxydant O2/He. La mesure de la consommation d’oxygène avec la température donne des informations quantitatives sur l’oxydabilité des espèces présentes ;

Désorption en Température Programmée (DTP) 

en anglais TPD : le matériau est exposé à un flux de gaz contenant des espèces qui peuvent s’adsorber spécifiquement sur des sites de surface (par exemple NH3 sur des sites acides). Le suivi de la désorption avec la température donne des informations sur la quantité de sites présents et sur la force de leur interaction avec l’espèce adsorbée. 

Équipement : Autochem de société Micromeritics

Ces techniques sont couramment utilisées au LRS pour étudier les propriétés de matériaux supportés d’intérêt catalytique, pour connaître leur état (par exemple l’état d’oxydation d’une espèce supportée) et leurs propriétés physico-chimiques (mesures d’acidité…).