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CHAPITRE 6. EVALUATION DES PROPRIETES D’ADSORPTION DES FAUJASITESNaX et NaY VIS-A-VIS DU CO : SIMULATIONS MONTE CARLO DANS L’ENSEMBLEGRAND CANONIQUEUne fois cette étape franchie, nous avons ensuite entrepris les simulations GCMC surun large domaine de pression jusqu’à 30 bar.IV.2.1.B.Isothermes d’adsorption de CO - Comparaison NaY/NaXLa Figure 8 présente les isothermes et les enthalpies d’adsorption simulées pour COdans les deux faujasites NaY et la NaX.a) b)Figure 8. Isothermes (a) et évolution des enthalpies d’adsorption de CO (b) dans NaY (en bleu), et NaX (enrouge). Résultats obtenus à partir des simulations GCMC réalisées à 300 K pour le domaine de pression 0–30bar.On observe tout d’abord que l’affinité pour CO, qui peut être estimée à partir des pentes àl’origine des isothermes d’adsorption, est plus forte pour NaX. Ce résultat est en accord avecdes valeurs d’enthalpies d’adsorption de CO plus élevées pour NaX à faible taux derecouvrement comme nous l’avons montré dans l’étape de validation des champs de force.Nous retrouvons aussi ce même comportement énergétique dans tout le domaine de pressioncomme l’indique la Figure 8–b. Par ailleurs, on observe à plus haute pression que la capacitéd’adsorption est plus importante pour NaX comparée à NaY, ce qui est cohérent avec unnombre de sites d’adsorption plus élevés dans la faujasite NaX.IV.2.1.C.Enthalpie et Mécanisme microscopique d’adsorption de COA partir de ces simulations, nous avons proposé des mécanismes microscopiques d’adsorption de CO dans chacune des faujasites (NaX et NaY) qui sont en adéquation avec lesévolutions des enthalpies d’adsorption de CO en fonction du taux de recouvrement, comme ce220
CHAPITRE 6. EVALUATION DES PROPRIETES D’ADSORPTION DES FAUJASITESNaX et NaY VIS-A-VIS DU CO : SIMULATIONS MONTE CARLO DANS L’ENSEMBLEGRAND CANONIQUEqui a été réalisé précédemment par Maurin et al. pour d’autres séries de systèmesadsorbats/adsorbants. 7, 63 Pour cela, nous avons analysé les configurations enregistrées aucours des simulations dans les deux faujasites pour des taux de recouvrement différents.En ce qui concerne la NaY, les configurations obtenues à faible taux de remplissageindiquent que le CO interagit avec les cations sodium localisés en site II (Figure 9 – a). Aufur et à mesure que le taux de recouvrement augmente (Figure 9 – b), CO reste en interactionavec les cations des sites II, toujours dans un rapport 1:1, et ceci même pour des taux derecouvrement élevés (Figure 9 – c). La Figure 8 – b a montré que l’enthalpie d’adsorption deCO dans cette zéolithe diminue légèrement au fur et à mesure que le taux de remplissageaugmente jusqu’à environ 27 molécules de CO par maille, puis devient constante.L’explication de ce profil décroissant, fondée sur les configurations qu’on vient de décrire(Figure 9) est la suivante. En effet, à un taux de recouvrement nul, l’enthalpie d’adsorption deCO est de 23 kJ/mol. Au fur et à mesure que la pression de CO augmente, le nombre descomplexes Na-CO qui se forment dans les supercages augmente. A cause de ces complexesdéjà formés, les nouvelles molécules de CO « ressentent » un champ électrique moyen plusfaible de la part de la zéolithe, ce qui aboutit à une diminution légère de l’enthalpied’adsorption de CO. Quand le nombre des molécules de CO présents dans les supercagesaugmente encore, l’interaction entre les molécules de CO devient alors plus forte se traduisantpar une augmentation de l’énergie d’interactions CO/CO qui combinée à la diminution plusforte de l’énergie d’interaction Fau-Na/CO mentionnée ci-dessus, conduit au profildécroissant de l’enthalpie observée sur la Figure 8..Les résultats de nos simulations montrant que l’adsorption de CO sur les cations Na + dans laNaY à température ambiante s’effectue dans un rapport 1 :1 entre CO et Na + , sont validés parles observations expérimentales rapportées par Hadjiivanov et al. à température ambiante 26221
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Je présente aussi ma reconnaissanc
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