Préparation et caractérisation haut débit de catalyseurs nanostructurés

par Julien Jolly

Thèse de doctorat en Chimie - Physique

Sous la direction de Jean-Michel Tatibouët.

Soutenue en 2010

à Poitiers , en partenariat avec École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers) (autre partenaire) .

mots clés

• Catalyse hétérogène
• Thermographie
• Composés organiques volatils
• Oscillations non linéaires

Résumé

Le terme de pollution intérieure est apparu depuis peu,i. E. La pollution dans les milieux confinés tels que les bâtiments (maison, bureau, etc…) ou les moyens de transports (avions, trains, voitures, etc…). L'objectif principal est de pouvoir détruire ces polluants, plus particulièrement les composés organiques volatils (COVs) et ceci à moindre coût énergétique. La solution reposant sur l'oxydation catalytique peut être un moyen d'y remédier. Il se pose ensuite la question suivante : quelle stratégie adopter pour aboutir au résultat souhaité ? deux possibilités sont envisageables : une approche classique reposant essentiellement sur les connaissances antérieures et le savoir-faire ou bien une approche plus pragmatique appelée expérimentation haut débit (EHD). C’est cette dernière qui est choisie dans ce projet. Dans un premier temps, les étapes clés de cette démarche ainsi que les outils nécessaires seront présentés avant de l'appliquer à un cas d'étude concret ; l'oxydation de l'isopropanol. La thermographie infrarouge est choisie comme technique principale de sélection des meilleurs candidats (criblage primaire). Nous démontrerons aussi l'intérêt d'utiliser cette technique dans la caractérisation des propriétés fondamentales des matériaux catalytiques telles que la mesure de la surface spécifique ou encore de l'acido-basicité. Enfin, la thermographie infrarouge a permis de mettre en évidence des phénomènes catalytiques oscillants dans des conditions de température et de pression données dont la combinaison de différentes techniques analytiques in situ ont abouti à une meilleure compréhension du processus lié à ces systèmes non linéaires.

Titre traduit

High throughput preparation and characterization of nanostructural catalysts

Résumé

The term of indoor air pollution has emerged recently, i. E. Pollution in confined spaces such as buildings (home, office, etc…) or transports (planes, trains, cars, etc…). The main objective is to eliminate these polluants, especially volatile organic compounds (VOCs) and this at a lower energy cost. The solution based on the catalytic oxidation may be a good way to achieve that. But another question still remains: what strategy to use in order to reach the desired result? Different strategies can be chosen: a classical approach based primarily on prior knowledge and know-how or a more pragmatic approach called high-throughput experimentation (THE). It is the latter which is chosen in this project. Firstly, the key steps and the tools related to this approach will be presented before applying it to a concrete case study, the oxidation is isopropyl alcohol. Infrared thermography is chosen as the main analytical technique in order to select the best candidates (primary screening). Moroever, we will present the potentiality of this technique about the characterization of fundamental properties of catalytic materials such as specific surface area or the acid-base properties. Finally, an oscillating catalytic phenomenon in fixed conditions of temperature and pressure is highlighted. Combination of different analytical techniques in situ as led to a better understanding of this oscillating behavior