Etude de la combustion catalytique de particules carbonées sur des systèmes oxydes : CeO2, ZrO2, TiO2 et Al2O3, promus ou non par des ajouts d'ions Cu2+ et/ou K+

par Claire Pruvost-Bonnaillie

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur

Sous la direction de Antoine Aboukaïs.

Soutenue en 2001

à Littoral .


  • Résumé

    Les objectifs de ce travail sont de tester la réactivité et la sélectivité en CO2 de catalyseurs oxydes promus par des ajouts d'ions Cu2+ et/ou K+ mais aussi d'étudier le mécanisme d'oxydation des particules carbonées. Un dispositif alliant les analyses thermiques (gravimétriques et différentielles) et la chromatographie a permis de mesurer la réactivité et la sélectivité en CO2 des catalyseurs. Pour les oxydes purs, la réactivité et la sélectivité en CO2 respecte l'ordre CeO2>ZrO2>TiO2>Al2O3. Des conditions de contact important accroissent les interactions entre le carbone et l'oxyde, favorisant l'oxydation du carbone. Néanmoins, la présence d'oxygène gazeux au niveau de la surface d'échange entre le carbone et le catalyseur est essentiel pour amorcer la réaction de combustion. Lors de l'étude des oxydes promus par des ajouts d'ions Cu2+, il a été montré que les ions cuivriques assurent un effet promoteur de contact entre le carbone et le catalyseur et permettent également d'améliorer la sélectivité en CO2. Une augmentation importante de la réactivité du solide à base de TiO2 suite à l'ajout d'ions Cu2+ a pu être corrélée à la présence de CuO au sein du catalyseur Cu/TiO2. L'action catalytique des espèces cuivriques répond aux caractéristiques d'un mécanisme rédox. Outre l'effet promoteur de contact et de sélectivité, la présence d'ions K+ sur les oxydes CeO2, Al2O3, TiO2 et ZrO2 permet essentiellement d'augmenter la vitesse d'oxydation du carbone. Enfin, un ajout conjoint des ions Cu2+ et K+ a été réalisé sur les oxydes TiO2 et ZrO2. Une amélioration notable de réactivité est obtenue sur K-Cu/ZrO2 en condition de faible contact et sur K-Cu/TiO2 en condition de fort contact. Cette observation a été reliée à la présence de CuO à la surface de K-Cu/TiO2, permettant un mécanisme rédox alors que sur K-Cu/ZrO2, les Cu2+ sont bien dispersés et ne participent pas à la réactivité. Les propriétés du potassium concernant sa capacité à augmenter la vitesse de combustion du noir de carbone sont conservées pour les deux oxydes ternaires.

  • Titre traduit

    Catalytic combustion of carbon particulates with oxyde systems : CeO2, ZrO2, TiO2 and Al2O3. Investigation of Cu2+ and K+ addition on these oxide


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  • Détails : 1 vol. (237 p.)
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  • Annexes : Bibliogr. en fin de châpitres. Notes bibliogr.

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