Etude de la réactivité de mélanges NO/N2 sur des surfaces d'oxydes d'aluminium

par Aude Perrier-Delebecque

Thèse de doctorat en Physique et chimie des matériaux

Sous la direction de Claire-Marie Pradier.

Soutenue en 2008

à Paris 6 .

mots clés

• No
• Monoxyde d’azote
• Mélange
• Basse-teneur
• Adsorption
• Aluminium
• SiH4
• Silane
• AlphatechTM
• Pm-irras
• Qcm
• Monoxyde d'azote
• Aluminium -- Alliages

Résumé

La stabilité de mélanges basse-teneur (< 1ppm) de NO/N2 est fortement liée aux interactions entre la phase gazeuse et les parois internes des bouteilles d’alliages d’aluminium dans lesquels ils sont stockés. Afin de mieux connaître les espèces formées à la surface de la bouteille et le mécanisme de leur formation, une méthodologie et un dispositif expérimental ont été développés pour caractériser l’évolution d’échantillons d’aluminium in situ sous un mélange NO/N2. La spectroscopie infrarouge en réflexion-absorption par modulation de polarisation (PM-IRRAS) et une microbalance à cristal de quartz (QCM) ont été combinées dans le même dispositif expérimental, constituant un des aspects originaux de cette étude. Les résultats obtenus in situ sur des échantillons d’aluminium (Al 99,99 at. %), hydroxylés pour augmenter leur réactivité et réduire la contamination en carbone en surface, montrent principalement la formation de nitrites (NO2-) et/ou d’acide nitreux (HONO) consécutive à l’introduction d’un mélange NO/N2 (900 ppm, 2 bar). La présence d’oxygène résiduel dans la phase gazeuse entraîne invariablement la transformation des nitrites en différents nitrates (monodentés, bidentés, pontés, solvatés) et/ou d’acide nitrique (HNO3) ainsi que l’augmentation de la quantité d’espèces adsorbées en surface. Les résultats QCM et PM-IRRAS ont pu être corrélés permettant d’estimer pour la première fois le rapport des coefficients de réponse IRRAS des nitrates sur celui des nitrites en phase adsorbée, rapport proche de 3. L’effet d’une exposition préalable de la surface à SiH4 vis-à-vis de la réactivité avec NO/N2 a également été étudié. Enfin, des expériences réalisées avec des bouteilles de gaz, ont permis de tester l’influence des différentes étapes de traitement et de démontrer la bonne corrélation des résultats obtenus sur échantillons "modèles" et sur bouteilles.

Titre traduit

Reactivity of NO/N2 mixtures on aluminium oxide surfaces

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