M. Castellà-Ventura et E. Kassab

Les zéolithes protoniques sont largement utilisées comme catalyseurs acides dans l’industrie chimique et pétrochimique. Leur activité catalytique est attribuée aux sites acides de Brønsted Si-OH-Al. Ces sites sont assez forts pour adsorber des molécules par des interactions à liaison hydrogène. Une réaction de transfert de proton peut alors se produire et amorcer une suite de réactions conduisant à la formation de nouvelles espèces. Nous nous sommes particulièrement intéressés à l’adsorption des molécules aromatiques de grande taille dans les zéolithes. A cause de leurs dimensions proches de celles des pores des cavités zéolithiques, elles interagissent par deux types d’interactions : principalement des interactions covalentes avec les sites de Brønsted, et des interactions non-covalentes (van der Waals) avec les atomes des parois zéolithiques, responsables des effets de confinement et susceptibles d’influencer la réactivité de ces molécules. Aussi avons-nous entrepris l’analyse énergétique et vibrationnelle de l’adsorption dans des cavités zéolithiques simulées par des agrégats réalistes à l’aide de méthodes quantiques en tenant compte des effets non-locaux, du rapport Si/Al et de la distribution en aluminium. Notre objectif est d’une part d’interpréter et de compléter les résultats expérimentaux, et d’autre part de prédire éventuellement de nouvelles espèces, d’élucider leurs mécanismes de formation et de stimuler des études expérimentales pour les détecter.

Mots-clefs : zéolithes acides, composés aromatiques, physi- et chimisorption, activité catalytique, interactions covalentes et non-covalentes, analyse énergétique et vibrationnelle, calculs quantiques.

Fait marquant : Lorsque la taille de l’adsorbat est comparable à celle de la cavité zéolithique, les effets de confinement, dus essentiellement aux interactions de dispersion de type van der Waals, gouvernent complètement la stabilité du complexe d’adsorption.