Kenetic study of the reduction by hydrogen of microcrystals of chromium doped nickel oxide : inhibiting effect of chromium on the initial growth of the metal germs and the advance of the interface metal-oxide

Etude cinétique de la réduction par l’hydrogène de microcristaux d’oxyde de nickel dopé au chrome : effet inhibiteur du chrome sur la croissance initiale des germes métalliques et l’avancement de l’interface métal-oxyde

A. El Anssari1*, A. Nadiri2, A. Yacoubi2, L.-C. Dufour3

1 Laboratoire de Chimie Physique Analytique, Faculté des Sciences et Techniques,

Université Moulay Ismaïl, BP 509 Boutalamine, Errachidia

2 UFR "SMI", Faculté des Sciences, Université Moulay Ismaïl, BP 4010, Beni M’Hamed, Meknès

3 LRRS-UMR 5613 CNRS, Université de Bourgogne, BP 47870, 21078 Dijon Cedex France

* Corresponding author. E-mail: elanssari2003@yahoo.fr

Received : 30 March 2004; revised version accepted : 03 August 2004

Abstract

Kinetic reduction in hydrogen of microcrystals of chromium doped nickel oxide was investigated by thermogravimetric microbalance. Samples were prepared from coprecipatated hydroxides of nickel and chromium. After thermal decomposition they were treated for 24h at 1400°C in pure oxygen (PO2=1bar).

Growth of metallic nuclei and promotion of interface metal-oxide were found to be strongly inhibited by chromium. Activation energy were found to be strongly dependent on chromium content : from 100 to 250 KJ.mol-1 for a concentration of chromium x atoms% (x=[Cr]/[Cr]+[Ni]) in bulk [Cr]v from 0 to 4,43 atoms% and in surface from 0 to 16,6 atoms%.

Keywords : Nickel; Chromium; Reduction; Hydrogen.

Résumé

La cinétique de réduction dans l'hydrogène, de microcristaux d'oxyde de nickel dopé au chrome a été étudiée par microthermogravimétrie. Les échantillons ont été préparés par coprécipitation des hydroxydes mixtes de nickel et de chrome [1,2]. Après décomposition thermique, ils subissent un traitement thermique à 1400°C dans l’oxygène pur (PO2=1 bar) pendant 24h.

L'effet inhibiteur du chrome sur la croissance initiale des germes métalliques et l'avancement de l'interface métal-oxyde a été étudié. Les énergies d'activation de ces deux processus dépendent fortement de la quantité de chrome : de 100 à 250 KJ.mol-1 pour une concentration de chrome x en % atomique (x=[Cr]/[Cr]+[Ni]) en volume [Cr]v de 0 à 4,43 atomes% et en surface [Cr]s de 0 à 16.6 atomes%.

Mots clés : Nickel ; Chrome ; Réduction ; Hydrogène.

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