5. Particularités des catalyseurs solides
La catalyse étant un phénomène de surface, l'activité d'un solide sera en général d'autant plus grande que le rapport surface/masse, ou aire spécifique (m2/g) sera plus élevé, c'est-à-dire que le solide sera plus poreux et divisé. L'art de la préparation des catalyseurs contient de nombreuses recettes à cette fin. En général, le solide sera d'autant plus divisé qu'il sera élaboré à une température plus basse : on pourra opérer par voie humide en formant un précipité à partir d'une solution, ou par voie sèche en attaquant un solide par un gaz. Les moyens mécaniques de broyage sont assez peu utilisés. À titre d'exemple, l'aire spécifique d'un catalyseur peut aller de quelques m2/g à plusieurs centaines de m2/g :
Pour les solides divisés non poreux, l'aire spécifique est en relation simple avec la dimension moyenne des grains. Ainsi, pour le platine de masse volumique 21,45 g/cm3, en supposant les grains cubiques, l'arête moyenne des cubes serait de 10,0 à 14,5 nm dans l'exemple cité, soit 35 à 50 atomes. On peut diminuer fortement ces dimensions en dispersant le métal sur un support poreux comme une alumine, et obtenir ainsi des aires spécifiques de 50 à 100 m2/g de platine, soit des tailles de 2,5 à 5,5 nm. Pour les solides poreux, l'aire spécifique, qui peut atteindre plusieurs milliers de m2/g, est liée à la finesse des pores, qui peuvent descendre à quelques nanomètres. Une grande aire spécifique est d'autant moins nécessaire que le catalyseur est plus actif, et il est possible, par exemple, dans certaines réactions, d'utiliser le platine en fils (toiles).
Mais l'aire spécifique donne la quantité de surface active et non sa qualité, c'est-à-dire la nature et la densité des centres actifs. Cette qualité dépend énormément de la méthode d'élaboration du catalyseur. Par définition, les centres actifs sont les atomes ou groupes d'atomes de la surface les plus propres à former des combinaisons chimiques, et, en l'absence de précautions spéciales, ils se trouveront tous saturés lors de la préparati […]
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