Thèse soutenue

Réduction des NOx par le propène sur des catalyseurs obtenus par incorporation directe de H3PW12O40 et Pt dans des silices mésoporeuses de type MSU et SBA-15
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Auteur / Autrice : Hamad Hussein
Direction : Joël Patarin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance en 2006
Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Les oxydes d'azote NOx (NO + NO2), formés lors des procédés de combustion figurent parmi les polluants de l'air les plus nocifs. Divers procédés ont été développés pour limiter leur formation, en particulier, la réduction catalytique sélective (SCR). De nombreux catalyseurs contenant des métaux de transition ou nobles déposés sur des oxydes ou à base de zéolithes échangées ont été testés avec succès en présence d'agents réducteurs. Les hétéropolyacides (HPA) tels que H3PW12O40 (HPW), connus pour leur forte acidité, et leur capacité à adsorber des molécules polaires, méritent d'être testés pour la réduction des NOx. Sachant que les silices sont d'excellents supports pour les HPA, des catalyseurs à base de silice mésoporeuse organisée (SMO), caractérisé par une surface spécifique élevée, et une distribution étroite de pores, ont été préparés par incorporation directe de HPW, Pt et Pt/HPW dans les parois lors de la polycondensation de la silice. L'étude a d'abord consisté à l'élaboration et à la caractérisation de nouveaux matériaux à base de SMO de type MSU et SBA-15, contenant des quantités variables de Pt (0,3-7 %), de HPW (9-49 %) et de Pt/HPW. Les synthèses ont été effectuées en milieu acide (pH < 1) en présence d'un système micellaire mixte. Les solides de type MSU ont été obtenus avec les tensioactifs non ionique : le Triton TX100 et cationique : le cétyltriméthylammonium (CTMA). Un tensioactif non ionique le copolymère tri-block, le pluronic P123, associé au CTMA a été utilisé pour préparer les solides de type SBA-15. Les solides ont été caractérisés par diverses techniques : fluorescence X, diffraction des rayons X (DRX), analyses thermiques (TG-ATD), analyses microscopiques (MEB, MET), adsorption-désorption d'azote, et RMN MAS de 31P. Puis, les propriétés catalytiques des matériaux ont été testées pour la réduction des NOx (300 ppm) par du propène (900 ppm), dans un flux d'hélium, contenant de l'oxygène, sous une vitesse volumique horaire (VVH) de 30000 h-1. Deux paramètres principaux sont examinés : la température qui varie de 170 à 350°C et la concentration en oxygène fixée entre 0 et 10%. D'autres effets, tels que le vieillissement des matériaux et la teneur en vapeur d'eau dans les mélanges gazeux ont été examinés. Pour l'ensemble des catalyseurs, le maximum de conversion varie avec la température et la quantité d'oxygène, il passe par un maximum vers 225-250°C pour des teneurs élevées en oxygène et vers 300°C pour de faibles teneurs. En absence de Pt, l'activité catalytique reste faible, par contre sans HPW mais en présence de Pt, la conversion généralement élevée, diminue fortement lorsque le taux d'oxygène augmente.