Spectroscopie de photoélectrons XPS

Spectroscopie de photoélectrons XPS

Diffraction des rayons X

Théorie

Responsable : BOSSELET Francoise

Quelques notions de base :

Détermination de la taille des cristallites

En catalyse hétérogène, il est important de connaître la taille des cristallites pour calculer la l aire du catalyseur accessible aux réactifs et in fine déterminer l efficacité du catalyseur.

La détermination de la taille des cristallites repose sur l élargissement des raies de diffraction. Plus les raies sont larges, plus les particules sont petites.

Mais l élargissement des raies de diffraction dépend aussi des imperfections du réseau cristallographiques des particules (défauts, contraintes...) et de l appareillage utilisé.

La méthode de Waren-Averbach permet une analyse rigoureuse de l élargissement des raies de diffraction et conduit à une distribution de taille des cristallites de l échantillon. Mais il faut disposer de raies d ordre différent - par exemple (111) et (222), (200) et (400) - ce qui est rarement le cas pour les catalyseurs. Dans le cas des catalyseurs supportés, les raies de diffraction du support interférent souvent avec celles des particules.

En pratique, la formule de Scherrer, plus simple à appliquer, est beaucoup plus utilisée bien qu elle ne constitue qu une analyse simplifiée de l élargissement des raies de diffraction.

Il n est pas toujours possible d utiliser la formule de Scherrer pour les catalyseurs pour différentes raisons : recouvrement de raies voisines, superposition des raies de diffraction des différentes phases du catalyseur, très petites particules... Les méthodes d ajustement du profil de la totalité du diffractogramme permet d aller au delà de ces limites en prenant en compte toute l information disponible dans le diffractogramme entier. Parmi ces différentes méthodes, la plus utilisée est la méthode de Rietveld.

Formule de Scherrer et méthode de Rietveld

De nombreux logiciels sont disponibles sur Internet (http://www.ccp14.ac.uk/solution/rietveld_software/index.html) mais tous ne sont pas adaptés à la détermination du couple taille-défauts (contrainte).

Conclusion
En conclusion, les méthodes d'ajustement du profil de la totalité sont de plus en plus utilisées parce qu'elles permettent de caractériser des catalyseurs impossible à étudier avec les méthodes classiques de Scherrer et Warren-Averbach. Mais l'application de ces méthodes et l'utilisation des logiciels requièrent un certain savoir-faire.

Remarque importante
Ne pas confondre taille des cristallites et taille des particules. Il peut exister des particules polycristallines !!!