Approche moléculaire de la synthèse et de la réactivité de catalyseurs à base de polyoxométallates : applications à l'oxydation d'alcanes légers par l'oxygène moléculaire

Molecular approach of synthesis and reactivity of POM-based catalysts. Application to the oxidation of lower alkanes by dioxygen

• Auteur / Autrice : Romain Canioni
• Direction : Francis Secheresse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie inorganique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Versailles-St Quentin en Yvelines

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polyoxométallates

Catalyseurs métalliques

Oxydation électrochimique

Alcanes

Oxydation

Résumé

La recherche de catalyseurs à valence mixte pour l’oxydation sélective des alcanes a permis d’isoler deux familles de polyanions de type Keggin réduits et bicapés : {XMo12Sb2O40} et {XMo8V4Te2O40} (X = P, Si, Ge, As). Leur caractérisation montre des propriétés magnétiques et électrochimiques remarquables. Les catalyseurs dopés par [PMo12Sb2O40]3- ont des activités intéressantes pour l’oxydation ménagée de l’isobutane. La synthèse directe de la phase cristalline d’oxyde mixte Mo-V-Te (phase M1) active pour l’oxydation déshydrogénante de l’éthane a été réalisée en utilisant un précurseur moléculaire, [Te5Mo15O57]8-, formé par l’hydrolyse de l’ion Képlérate {Mo132} avec les ions tellurite. L’utilisation de solides mésoporeux hybrides (MOF), comme support innovant a permis d’incorporer des POMs dans les cavités des solides MIL-101(Cr) et MIL-100(Fe) selon deux processus respectifs : (i) échange ionique lors de l’imprégnation, et (ii) encapsulation stable lors de la synthèse hydrothermale.

Research on new selective oxidation catalysts with mixed valence led to the isolation of two families of Keggin-type polyoxoanions reduced and bicapped: {XMo12Sb2O40} and {XMo8V4Te2O40} (X = P, Si, Ge, As). Their characterization revealed noticeable magnetic and electrochemical properties. An interesting activity in isobutane oxidation has been obtained for doped catalysts with [PMo12Sb2O40]3-. The mixed-oxide crystalline phase Mo-V-Te (M1 phase) active in oxidative dehydrogenation of ethane has been realized by one pot synthesis using a molecular precursor, [Te5Mo15O57]8-, formed by the hydrolysis of the Keplerate ion {Mo132} by tellurite ions. In addition, two hybrid mesoporous solids (MOF) have been investigated as innovative supports for polyoxometalates: chromium(III) terephtalate MIL-101(Cr), allowing direct filling of POM via ionic exchange, and iron(III) trimesate MIL-100(Fe), allowing encapsulation by formation of the material in presence of POM.