Etude en spectroscopie d'absorption X de catalyseurs de fluoration à base de chrome

Résumé
Actuellement, les CFC (Chlorofluorocarbones) sont bannis en raison de leur contribution au phénomène de "trou dans la couche d'ozone". Les produits de substitution possibles dans certaines applications sont des composés hydrofluorés ne contenant plus d'atomes de chlore. Pour les synthétiser, il faut avoir recours à des catalyseurs de fluoration performants, travaillant dans des conditions sévères. Ces catalyseurs à base d'oxyde et de fluorure de chrome sont massiques ou supportes principalement sur carbone ou alumine. Ils sont amorphes à l'échelle de la diffraction X depuis l'imprégnation jusqu'à l'activation. Pour ce type de matériaux mai organisés, la Spectroscopie d'Absorption X (SAX) est un outil de caractérisation particulièrement bien adapté puisqu'elle ne nécessite pas d'ordre à longue distance. Cette technique n'est véritablement développée que dans les centres de rayonnement synchrotron. Nous décrivons ici, le cas de catalyseurs supportés sur du charbon, dont la charge massique en chrome est de 6 %. Après imprégnation sur le support, la phase initiale d'oxyde de chrome VI est fortement réduite par le carbone en oxyde de chrome III. Cette réduction se prolonge lors du séchage sous azote et des premières minutes d'activation sous HF. L'activation conduit rapidement à une espèce proche de CrF₃ amorphe, qui semble cependant encore contenir de l'oxygène. La nature de cet oxygène sera discutée.

Abstract
CFC (chlorofluorocarbons) seem to be associated with the ozone depletion. Attempts have been tackled to turn towards substitutes which do no longer contain chlorine atoms. The corresponding processes need performing fluoration catalysts working in severe conditions. These catalysts, based on trivalent chromium oxide and fluoride, are either bulky or supported mainly on alumina or carbon. They are amorphous at the X-ray diffraction scale from impregnation to activation. X-ray Absorption Spectroscopy (XAFS, X-ray Absorption Fine Structure), using synchrotron radiation, gives information about short-range order and is thus weil-adapted for non crystalline materials. We describe here the case of Cr(6% in weight)/C. Afkr impregnation of an aqueous solution of CrO₃ on carbon, and drying undei N₂, the initiai Cr(VI) phase is nearly totally reduced into Cr(III). The activation process by HF occurs very soon, the catalyst tends towards an amorphous CrF₃, altough it still remains oxygen. The nature of this oxygen will be discussed.