A model surface approach to CO oxidation aiming at the purification of H2 combustible : the Pt3Sn(111) surface investigated by HREELS, PM-IRRAS and DFT

par Céline Dupont

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Frédéric Delbecq et de Yvette Jugnet.

Soutenue en 2008

à École normale supérieure (Lyon) .

  • Titre traduit

    Approche modèle de l'oxydation de CO pour la purification du combustible hydrogène : la surface Pt3Sn(111) étudiée par HREELS, PM-IRRAS et DFT


  • Résumé

    Les piles à combustibles représentent une alternative prometteuse au pétrole. L'énergie y est produite par oxydation de l'hydrogène, usuellement sur un catalyseur de platine. Cependant la grande affinité entre monoxyde de carbone (polluant de H2) et le platine conduit à l'empoisement du catalyseur. Une solution proposée est l'utilisation de catalyseurs bimétalliques permettant l'oxydation sélective de CO en présence d'un excès d'H2 (PROX). Nous étudions ici les deux terminaisons connues de l'alliage Pt3Sn(111). Les sites préférentiels et les propriétés vibrationnelles de CO, o, o2 et CO+CO2 sont tout d'abord considéré par une double approche théorique (DFT) et expérimentale (HREEELS, PM-IRRAS). La réactivité est ensuite envisagée : dans un premier temps, les actes élémentaires de l'oxydation de CO sont étudiées par DFT et spectrométrie de masse. Finalement une étude préliminaire du PROX est réalisée pour expliquer la plus grande efficacité de Pt3Sn(111) par rapport à Pt(111)


  • Résumé

    An interesting solution to produce clean energy ist the use of fuel cells, in which hydrogen is oxidized on a platinium catlyst. However, H2 is usually polluted by carbon monoxide, a catalyst poison, due ton the strong CO/Pt affinity. In order to achieve the Preferential Oxydation of CO in presence of a large excess of H2 (PROX), bimetallic alloys are a promising solution. In this work, the adsorption and vibrational properties of the intermediate involved in CO oxidation are addressed on both terminations of the Pt3Sn(111) alloy. First preferential sites antd relative stabilities of CO, O, O2 and CO + O2 adsorbates are investigated from a combined experimental (HREELS, PM-IRRAS) and theorical (DFT) study. Then, the elementary acts of CO oxidation are explored by DFT and mass spectrometry. Last the PROX mechanism is considered theoretically and preliminary experimental results are presented, leading ton an explanation of the higher efficiency of Pt3Sn(111) compared to Pt(111)

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Informations

  • Détails : 1 vol. 154 p.
  • Notes : Thèse confidentielle
  • Annexes : Bibliogr. p. 148-154

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