Design de nouveaux catalyseurs par incorporation d'hétéropolyanion dans une matrice mésostructurée

par Frédéric Colbeau-Justin

Thèse de doctorat en Physique et Chimie des Matériaux

Sous la direction de Clément Sanchez et de Alexandra Chaumonnot.

Soutenue en 2012

à Paris 6 en cotutelle avec l'IFP Energies Nouvelles, Solaize .


  • Résumé

    Cette étude décrit le développement de nouveaux catalyseurs d’hydrotraitement (HDT) et d’hydrocraquage (HCK) par couplage de la chimie sol gel au procédé aérosol. Les matériaux synthétisés sont des silices et des aluminosilicates (rapport molaire Si/Al = 12) à porosité mésostructurée, dans lesquels une phase oxométallique composée de cobalt et de molybdène est incorporée. Les synthèses ont été effectuées à partir de précurseurs inorganiques (tétraéthylorthosilicate et chlorure d’aluminium), de tensioactif Pluronic P123 ([EO]30-[PO]70-[EO]30), d’hétéropolyanions (HPA) de molybdène, de structure Keggin ([PMo12O40]3-) ou de structure Strandberg ([P2Mo5O23]6-), ainsi que d’hydroxyde de cobalt (Co(OH)2). La teneur en molybdène, la nature de l’HPA initialement utilisé et la température de calcination visant libérer la porosité, sont des paramètres qui influencent grandement la structure des matériaux. Ainsi, l’étude des propriétés texturales et structurales de la matrice par volumétrie à l’azote, SAXS, MET, ainsi que l’étude de la phase oxométallique par RMN 31P, IRTF et Raman a permis de proposer une modélisation structurale des matériaux. La structure, la dispersion ainsi que la localisation de la phase oxométallique au sein de la matrice poreuse mésostructurée est également discutée en détail. Les matériaux ont été étudiés par XPS et MET après sulfuration et les performances catalytiques en hydrogénation du toluène ont été testées. L’activité catalytique est dépendante de la morphologie des feuillets sulfure, cette dernière étant conditionnée par l’incorporation des précurseurs oxométallique dans une matrice mésostructurée

  • Titre traduit

    Design of new mesostructured catalysts via incorporation of heteropolyanions


  • Résumé

    This study deals with the development of new hydrotreatment (HDT) and hydrocracking (HCK) catalysts by use of sol-gel chemistry coupled with the spray drying process. Synthesized materials are silica and aluminosilica (molar ratio Si/Al = 12) with mesostructured porosity. An oxometallic phase composed of molybdenum and cobalt is incorporate in the catalysts. Syntheses were carried out in presence of inorganic precursors (tétraéthylorthosilicate and aluminium chloride), with Pluronic P123 surfactant ([EO]30-[PO]70-[EO]30), with molybdenum based heteropolyanions (HPA), with Keggin structure ([PMo12O40]3-) or Strandberg structure ([P2Mo5O23]6-), and eventually with cobalt hydroxide (Co(OH)2). The amount of molybdenum, the nature of the HPA initially used and the calcination temperature are key parameters of the structuration of the materials. Thus, the study of the textural and structural properties of the matrix by nitrogen adsorption-desoprtion, SAXS, TEM as well as the study of the oxometallic phase by NMR 31P, FTIR and Raman, permits to put forward a structural model of the catalysts. The structure, the dispersion and the localization of the oxometallic phase within the matrix is also discussed in detail. Sulfided materials have been studied by TEM and XPS, whereas the catalytic performances of toluene hydrogenation have been tested. The catalytic activity of the materials depends on the morphology of the sulfided phase, the one depends on the localization of the oxometallic phase in the mesostructured matrix

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Informations

  • Détails : 1 vol. ([213] p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres. 146 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2012 372
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