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CHAPITRE 6. EVALUATION DES PROPRIETES D’ADSORPTION DES FAUJASITES NaX etNaY VIS-A-VIS DU CO : SIMULATIONS MONTE CARLO DANS L’ENSEMBLE GRANDCANONIQUEijV ( r) 4ijrij126 ij rij Équation 1Notons que l’interaction entre les centres de masse a été modélisée uniquement par unpotentiel coulombien.Les valeurs des différents paramètres d’interactions pour décrire la molécule de CO(Équation 1) sont résumées dans le Tableau 1. Ces paramètres ainsi que les charges choisissur les atomes ont été ajustés de manière à reproduire les énergies d’interaction ab-initio deCO avec différentes molécules ainsi que les fréquences de vibration et l’enthalpie desublimation de -CO.Atome (kcal/mol) σ (Å)C 0.0262 3.83O 0.1591 3.12Tableau 1. Paramètres Lennard-Jones développés par Straub et Karplus 35 pour décrire les interactions entre lesmolécules de CO représentées par le modèle de trois sites.III. CHAMPS DE FORCES UTILISES POUR DECRIR LESINTERACTIONS CO/CO ET CO/FAUJASITEAprès avoir choisi les modèles microscopiques représentant à la fois les Faujasites etles molécules de CO, la deuxième étape a consisté à déterminer les champs de force capablesde décrire le plus précisément possible tous les types d’interactions pouvant exister entre leursdifférents constituants du système. Ces interactions sont généralement quantifiées à partir desfonctions d’énergie potentielle dont il est nécessaire de connaitre les paramètres qu’ellesmettent en jeu.Les différentes interactions que l’ont peut répertorier dans nos systèmes Na-FAU/CO sontles suivantes :1- Atomes du réseau de la zéolithe entre eux2- Cations extra-réseau/réseau de la zéolithe3- Molécules de CO entre elles.4- Molécules de CO/réseau de la zéolithe5- Et finalement, molécules de CO/cations Na +204
CHAPITRE 6. EVALUATION DES PROPRIETES D’ADSORPTION DES FAUJASITES NaX etNaY VIS-A-VIS DU CO : SIMULATIONS MONTE CARLO DANS L’ENSEMBLE GRANDCANONIQUENous pouvons remarquer que toutes ces interactions, à part les premières, sont desinteractions entre des atomes non liés. Elles sont donc modélisées par la somme d’unecontribution électrostatique, représentée par un potentiel Coulombien, et d’un terme derépulsion-dispersion qui peut prendre différentes formes. Dans ce qui suit, je vais présenterles formes et les paramètres des différents potentiels adoptés pour représenter chaque typed’interaction.Tout d’abord, il n’était pas nécessaire d’établir de potentiel pour décrire le premiertype d’interaction, du fait que nous avons supposé lors de nos simulations que le réseau de lazéolithe reste rigide (voir IV.1 après). Cette supposition se justifie par le fait que pour leszéolithes, il est bien connu que les paramètres de maille ne changent quasiment pas lors duprocessus d’adsorption comme cela a été mis en évidence notamment par Fitch et al. 15 dans lecas de l’adsorption du benzène dans la NaY qui s’accompagne d’une fluctuation du volumede la maille inférieure à 1 %. Par ailleurs, il est aussi établi que la flexibilité du réseau peutjouer un rôle sur les propriétés thermodynamique des zéolithes dans le cas où la taille despores/fenêtres est petite ou du même ordre que le diamètre moléculaire de l’adsorbat. Dansnotre cas, la faujasite présente des tailles de pores largement supérieure aux dimensions de lamolécule de CO ce qui justifie encore l’approximation d’un réseau rigide que nous avonsfaites dans nos calculs.En ce qui concerne les interactions des cations Na + avec le réseau de la zéolithe, deuxcas ont été considérés en fonction du comportement dynamique de ces cations au cours dessimulations. En effet, dans le cas où ces derniers ont été figés, la prise en compte de cesinteractions n’est pas nécessaire. En revanche, dans le cas où la position des cations a étérelaxée, ces interactions ont été décrites par le potentiel développé par Ramsahye et Bell 18 quiconsiste en une combinaison d’un terme Coulombien et d’un potentiel de répulsion-dispersiondu type Buckingham ayant la forme suivante :V ( r)exp(/) A r 6Équation 2Dans ce potentiel, les paramètres A, et C correspondent aux paramètres de Buckinghamcorrespondant à la paire Na + -Oxygène de la zéolithe (O z ). En effet, du fait que lespolarisabilités des atomes de silicium et d’aluminium sont très faibles par rapport à celle desatomes d’oxygène 7, 18 , les contributions de répulsion dispersion du réseau peuvent être205Cr
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