Zalfa NOUR Modélisation de l'adsorption des molécules à fort ...

CHAPITRE 5. MODELISATION DFT DE L’ADSORPTION DU MONOXYDE DE CARBONEDANS LA FAUJASITE ‘Y’ ECHANGEE PAR DES CATIONS CuI ET ALCALINS : ETUDESTRUCTURALE, ENERGETIQUE ET CALCULS DE LA FREQUENCE νCOl’existence de la DI (CO) , responsable de l’apparition de certaines bandes dans le spectre IR. Ilest donc important de comprendre l’effet de la DI (CO) sur la fréquence de vibration de COdans les faujasites en particulier pour une zéolithe riche en Al, donc riche en cations pourlaquelle la possibilité de la formation d’une telle DI (CO) est très grande.Au cours de ce chapitre, nous étudions l’adsorption du monoxyde de carbone dans deuxtypes de faujasites : celles échangées par des cations Cu I et par des alcalins et celleséchangées uniquement par des cations de Na + . Nous explorons en détail la surface d’énergiepotentielle de ces matériaux pour chercher les différents modes possibles d’interaction de CO(DI (CO) , SI (CO) , autres …) avec les cations, et nous étudions l’effet de ces interactions sur laredistribution des cations, le réarrangement du réseau zéolithique et le mode de vibration deCO ( CO ). Dans le cas de la faujasite échangée aux Cu I et aux alcalins, une série de co-cationsalcalins (Li + , Na + et K + ) sera considérée à proximité du cation de Cu I dans le but de voircomment la nature du co-cation perturbe la DI (CO) , sa stabilité le cas échéant, ainsi que lemode de vibration de CO.L’étude approfondie de la géométrie et des propriétés vibrationnelles a été réalisée afin dedéterminer comment le mode de vibration de CO pourrait être considéré comme un indicateurfiable pour la détermination des positions des cations dans les matériaux zéolithiques richesen Al et de leurs propriétés.Notre travail a été réalisé uniquement sur la faujasite Y, sans considérer la X. Cettedernière contient beaucoup plus de cations que la première se qui rend son étude plus longueen temps de calcul. D’autre part, étant donné qu’à basse température, l’adsorption de CO nepeut se faire que dans la supercage, nous nous sommes focalisées dans notre étude sur lescations qui occupent les sites cristallographiques de cette cavité qui sont les sites II et les sitesIII’ (ou III) (chapitre 1- paragraphe II).Le fait de considérer dans notre étude l’occupation des sites III’ (ou III) dans la faujasite Ysemble à première vue en désaccord avec les résultats expérimentaux qu’on vient de voir aucours du chapitre 2 affirmant que ces sites ne sont pas occupés dans les faujasites NaY etCu I ,NaY (§ c.f. chapitre 2, paragraphe II.1). Cependant, nous avons vu aussi que certainsauteurs comme Fowkes et al., Verhulst et al. et Mortier et al. ont localisé des cations de Na +dans ces sites dans le cas de la faujasite NaY. Maxwell et al. à leur tour ont aussi mis enévidence que dans la faujasite Y échangée par des cations Cu(II), quelques sites III’ étaient139