Optimisation d'une nanotechnologie liée à la post combustion automobile : étude par EXAFS, RMN & DRX de catalyseurs industriels Zn/Al ₂O ₃

Abstract
In this paper, we report a structural characterisation of an industrial catalyst conducted through the combined use of different characterisation techniques i.e. ²⁷Al Nuclear Magnetic Resonance (NMR), X-Ray Diffraction (XRD) and High Resolution Transmission Electronic Microscopy (HRTEM). The usual characterisation techniques help to restrict the problem but do not precisely show the structure of the supported system "Zn"/Al ₂O ₃. For example, ²⁷Al NMR shows the occupation of tetrahedral site by zinc through a modification of the occupation of tetrahedral and octahedral site by aluminium atoms. Unfortunately this technique is not able to determine the size of the zinc based metal oxide cluster. A more appropriate technique, such as X-ray absorption spectroscopy is thus necessary. In fact, we show that only the complete set of data leads to major information regarding the cation distribution as well as the electronic state of the metal atoms.

Résumé
Nous présentons une étude de matériaux nanodivisés industriels initiée à l'aide de techniques de caractérisation classiques (Microscopie électronique haute résolution, Résonance Magnétique Nucléaire, Diffraction des rayons X) et affinée par une technique spécifique au rayonnement synchrotron, la spectroscopie d'absorption X. Le catalyseur industriel est obtenu par dispersion à l'échelle atomique d'atomes de zinc à la surface d'une yc alumine de grande surface spécifique ( > 200m ²/g). Le fait qu'une similarité structurale existe entre le support et le composé défini obtenu par insertion du cation dans la matrice rend quasi-inopérante la DRX classique. La RMN de l'aluminium par contre constitue une technique de choix puisque l'occupation par le zinc de sites tétraédriques se traduit par l'occupation plus conséquente de sites octaédriques par l'aluminium. Néanmoins, la taille des cristallites de "ZnAl ₂O ₄", les possibilités d'inversion (limitées ici car le zinc occupe préférentiellement les sites tétraédriques) ou de substitution de la spinelle, son caractère lacunaire ne sont pas déterminés. La spectroscopie d'absorption X menée au seuil K du zinc prend alors le relais. De fait, tout en abordant la complexité du protocole de préparation de ces nanoentités, cet exemple illustre une réelle complémentarité entre l'ensemble de ces techniques puisque la mise en oeuvre de la spectroscopie d'absorption X prend son sens uniquement si une étude préalable a été menée par le biais de techniques classiques.