In-Situ Synthesis of Embryonic Zeolites in Porous Matrices

• Auteur / Autrice : Kok-Giap Haw
• Direction : Valentin Valtchev, Jean-Pierre Gilson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie théorique, physique, analytique
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Caen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale structures, informations, matière et matériaux (Caen ; 1992-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire catalyse et spectrochimie (Caen ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Maguy Jaber
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valentin Valtchev, Jean-Pierre Gilson, Maguy Jaber, Corine Gerardin, Cuong Pham-Huu, Nikolai Nesterenko, Jean-Michel Goupil
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Corine Gerardin, Cuong Pham-Huu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyse hétérogène

Matériaux amorphes

Cristallisation

Zéolites

Composites

Matériaux poreux

Résumé

Cette thèse porte en premier lieu sur la synthèse de zéolithes embryonnaires via la zéolithisation de matrices silice-alumine initialement amorphes. L’objectif final du travail est la préparation de catalyseurs pour la conversion de molécules volumineuses dont la transformation est limitée par des limitations diffusionnelles. Trois voies de synthèse différentes ont été étudiées dans ce but. L’étude commence par la zéolithisation de matrices silice-alumine amorphes par cristallisation de matériau de type FAU sous traitement hydrothermal en solution alcaline. Une extension de l’étude par cristallisation de zéolithe de type pentasil sur la matrice est également obtenue. Les étapes couvertes incluent la sélection, le prétraitement et la caractérisation des matrices, la préparation des composites zéolithe/matrice suivies de leur caractérisation physicochimique et de leur évaluation en craquage catalytique. Une nouvelle approche, appelée « nano casting », est basée sur l’ancrage à la matrice de germes zéolithiques embryonnaires à l’aide de polymères cationiques. Cette approche peut être mise en œuvre selon deux voies différentes, à savoir soit par: i) nano casting répété de germes embryonnaires sur la matrice et calcination ii) nano casting de germes embryonnaires suivi d’une croissance secondaire en conditions hydrothermales. La pertinence de chacune des voies et l’analyse des composites, donc leur structure, porosité, composition chimique, caractéristiques morphologiques, etc. Sont présentées. Finalement, les excellentes propriétés catalytiques des catalyseurs composites obtenus sont systématiquement résumées.

Embryonic zeolites formation in amorphous silica-alumina matrices is the primary goal of this thesis. The ultimate goal of the work is the preparation of catalysts for the conversion of bulky molecules. Three different approaches are employed in order to reach the goal. The study begins with the zeolitization of amorphous silica-alumina matrices by the crystallization of FAU-type material under hydrothermal treatment in alkaline solution. The work is further extended to synthesis of pentasil type zeolites. The study includes the selection, pre-treatment, and characterization of the amorphous matrices, preparation of the zeolite/matrix composites followed by their evaluation in the catalytic transformation of TiPBz (1,3,5-triisopropylbenzene), a model molecules simulating the conversion of bulky molecules. Another approach, called “nano casting”, that involves the use the embryonic zeolite seeds anchored to the matrix by means of cationic polymer, is developed. This nano casting approach can be used in two ways: i) repeated nano casting of embryonic seeds on a matrix followed by calcination; ii) nano casting of embryonic seeds followed by secondary growth under hydrothermal conditions. The relevance of individual experimental techniques and the analyses of the composites, i. E. , their structure, porosity, chemical composition, morphological features are presented. Furthermore, the excellent catalytic properties of the obtained composite catalyst are discussed.