Un nouvel environnement d'échantillonnage permet d'avoir un aperçu des processus thermocatalytiques
« Cette avancée constitue une étape importante, notamment dans le domaine des rayons X mous... »
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Une nouvelle cellule de mesure permet, pour la première fois, de mener des analyses par rayons X mous et durs sous des pressions pouvant atteindre 20 bars et à des températures pouvant aller jusqu'à 400 °C. Cela apporte un nouvel éclairage sur les processus thermocatalytiques, tels que la synthèse de Fischer-Tropsch pour la production de carburants synthétiques. Le développement de cette cellule de mesure est considéré comme une avancée majeure dans le cadre du projet Care-O-Sene.
Cette cellule de mesure innovante permet, pour la première fois, d’effectuer des mesures de spectroscopie d’absorption des rayons X (XAS) in situ/operando sous des pressions et des températures élevées. La cellule est adaptée à une utilisation dans les gammes d’énergie des rayons X mous et tendres/durs et a été conçue pour la station finale « Operando Absorption and Emission Spectroscopy » (OÆSE) du laboratoire in situ des matériaux énergétiques de Berlin (EMIL) au centre de synchrotron BESSY II. Ce dispositif permet d’étudier des réactions catalytiques gaz-solide sous haute pression, dans des conditions de fonctionnement réalistes pouvant atteindre 20 bars et 400 °C. « De nombreuses réactions catalytiques importantes sur le plan industriel se déroulent dans de telles conditions, par exemple la synthèse de Fischer-Tropsch, qui est utilisée dans le monde entier pour produire des hydrocarbures », explique le Dr Athanasios Skaltsogiannis, post-doctorant au sein du projet Care-O-Sene et membre de l’équipe du professeur Marcus Bär.
Le Dr Catalina Jimenez, qui assure la coordination scientifique des activités Care-O-Sene au HZB, souligne : « Cette avancée constitue une étape importante, en particulier pour les rayons X mous, car ceux-ci sont nettement plus atténués dans les solides et les gaz sous haute pression que les rayons X tendres/durs. » De ce fait, les études par spectroscopie d’absorption des rayons X mous (XAS) se sont jusqu’à présent limitées à des pressions atmosphériques (ou légèrement supérieures). Or, les mesures XAS utilisant des rayons X mous offrent des informations détaillées sur les propriétés chimiques et électroniques d’échantillons contenant des éléments tels que le carbone, l’azote et l’oxygène, ou encore des métaux de transition.
Dans la revue ACS Photon Science, l’équipe, à laquelle ont également participé des collègues du groupe « Environnement des échantillons » du HZB et de la chaire de technologie chimique et de catalyse du KIT, décrit la conception du nouvel environnement d’échantillonnage et en démontre le fonctionnement à travers la mesure de la réaction redox d’un film mince de Co/Mn. Grâce à cette cellule de mesure nouvellement mise au point, il est désormais possible d’étudier de nombreux processus catalytiques pertinents sur le plan industriel dans des conditions réalistes.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Athanasios Skaltsogiannis, Frank Behrendt, Catalina E. Jimenez, Raul Garcia-Diez, Anna Efimenko, Mihaela Gorgoi, Daniel Amkreutz, William Smith, Regan G. Wilks, Anna Zimina, Jan-Dierk Grunwaldt, Dirk Wallacher, Marcus Bär: In-situ/operando soft and hard XAS cell enabling the investigation of thermal catalytic reactions at pressures of up to 20 bar; ACS Photon Science (2026)
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