Zircones de morphologies variées pour des relations structure-activité en catalyse acido-basique d'activation du CO2

par Elodie Wan

Thèse de doctorat en Chimie et Physico-Chimie des Matériaux

Sous la direction de Nathalie Tanchoux.


  • Résumé

    Le développement de procédés en accord avec les principes de chimie durable contribue à la diminution de l’utilisation de réactifs toxiques et dangereux. Ainsi, le phosgène pourrait être avantageusement substitué par son analogue électrophile CO2 dans la synthèse de carbonates et de polymères... à condition de lever deux verrous majeurs : les faibles rendements thermodynamiques et la lenteur des réactions. Cette thèse s’inscrit dans un projet global visant à comprendre les limitations cinétiques en catalyse hétérogène d’activation de CO2.La stratégie expérimentale s'appuie sur la recherche de relations structure-activité avec un système catalytique modèle. Le couple réaction-catalyseur choisi est l’addition nucléophile de méthanol sur CO2 catalysée par l’oxyde de zirconium pour former le carbonate de diméthyle (DMC). Le principal objectif de cette thèse est l’obtention d’un panel d’oxydes de zirconium de réactivités acido-basiques variées. Nous avons modulé et évalué les propriétés physico-chimiques en fonction de la voie de synthèse de l’oxyde puis cherché à établir des relations entre ces propriétés et l'activité catalytique.Les catalyseurs zircones ont été préparés à partir de procédés de précipitation et sol-gel conventionnels et par une voie originale utilisant des gels ionotropiques d’alginate. Les propriétés physico-chimiques des solides (surface spécifique, structure, morphologie, texture, état d’oxydation) ont été analysées en regard de leur méthode de préparation et de leur acido-basicité en adsorption et en catalyse de conversion d'alcool modèle. Des corrélations ont été recherchées avec l’activité catalytique en synthèse du DMC en réacteur batch.

  • Titre traduit

    Zirconias with various morphologies for structure-activity relationships in acid-base catalysis of CO2 activation


  • Résumé

    Process development in line with the green chemistry principles contribute to the reduction of the use of toxic and hazardous reagents. CO2 could substitute phosgene in syntheses of carbonates and polymers if chemists find how to activate CO2 efficiently and if they understand the parameters influencing its activation .This PhD work deals with the establishment of structure-activity relationships in heterogeneous catalysis of CO2 activation. The model system chosen for this study is the nucleophilic addition of methanol on CO2 catalyzed by zirconium oxide to form dimethyl carbonate (DMC). The main objective is to obtain a panel of pure zirconium oxides with various acid-base properties. We tuned and evaluated the physicochemical properties depending on the synthesis route of the oxides and we looked for relationships between those properties and the catalytic activity.The catalysts were prepared with conventional precipitation and sol-gel methods and through an original pathway using ionotropic alginate gels. The physicochemical properties (surface area, structure, morphology, texture, oxidation state) were analyzed in light of the synthesis pathways and the acid-base reactivity in adsorption and catalysis (model reaction of alcohol conversion). The properties have been correlated with the catalytic activity obtained in the DMC synthesis from CO2 and methanol in a batch reactor.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Ecole nationale supérieure de chimie. Bibliothèque.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.