Etude par spectroscopie infrarouge des propriétés superficielles de l’alumine et des alumines sodées ou fluorées ; acidité et basicité

Abstract

La spectroscopie d’absorption infrarouge est appliquée à l’étude des propriétés superficielles de l’alumine et des alumines modifiées par l’introduction des ions Na+ ou F-. La présence des ions C1- résiduels dans l’alumine commerciale utilisée (Degussa-C) affecte certains groupements hydroxyle superficiels, notamment ceux caractérisés par la bande à 3775 cm-1 ainsi que l’acidité de Lewis des sites A13+cus. Les modes de vibrations de surface sont mis pour la première fois en évidence sur alumine ; il leur correspond une bande vers 1050 cm-1 dont le nombre d’ondes est sensible à l’échange isotopique 160  180 ; son intensité est affectée par l’introduction de composés s’absorbant coordinativement (NH3, (CH3) 3 CC≡N) ou dissociativement (H20, H2S) montrant le caractère acido-basique du site correspondant A1…A1. La structure des espèces formées par adsorption d’alcools d’acidité différente ((CF3)3C0H, (CF3) 2CH0H, CF3CH20H et CH30H), permet de préciser la nature des sites d’adsorption : couples (A13+, 02-) dans lesquels l’ion A13+ est fortement ou faiblement acide. La présence de ces différents sites est confirmée par l’empoisonnement sélectif de la surface par des molécules acides ou basiques. L’étude par réactivité (isomérisation des n-butènes) et par spectroscopie infrarouge (adsorption de (CH3) 20 et (CH3) 3CC≡N) permet de mettre en évidence l’acidité protonique induite par la chimisorption d’alcools acides sur alumine. L’absorption des oxydes diméthyliques (D0) et (D5) montre que l’addition d’ions F- augmente la force des sites acides de Lewis et le pouvoir donneur de proton des hydroxyles superficiels. La mise en évidence d’espèces coordinées lors de l’adsorption des trihalogénoéthanols confirme cette augmentation d’acidité. Par contre l’addition d’ions na+ tend à annuler l’acidité des ions A13+ et augmente la basicité des ions 02-. Sur alumine sodée il y a formation d’espèces alcoolate avec un caractère ionique plus marqué que sur alumine pure.