Characterization of lamellar or nanostrutured materials based on transition metal oxides for liquid phase catalysis

par Ghinwa Fayad

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Guillaume Clet.

Soutenue le 05-12-2018

à Normandie , dans le cadre de École doctorale normande de chimie (Caen) , en partenariat avec Laboratoire catalyse et spectrochimie (Caen) (laboratoire) et de Université de Caen Normandie (établissement de préparation) .

Le président du jury était Marco Daturi.

Le jury était composé de Guillaume Clet, Marco Daturi, Guylène Costentin, Stéphane Loridant, Philippe Boulay, Nathalie Tanchoux.

Les rapporteurs étaient Guylène Costentin, Stéphane Loridant.

  • Titre traduit

    Caractérisation des matériaux lamellaires ou nanostructurés à base d’oxydes de métaux de transition pour la catalyse en phase liquide


  • Résumé

    Les oxydes de métaux de transition lamellaires peuvent servir de catalyseurs pour la conversion de la biomasse, mais leur développement nécessite une meilleure compréhension de leurs propriétés. En conséquence, plusieurs matériaux lamellaires, tels que HNbMoO6, HNbWO6, H2W2O7 et H2WO4, ainsi qu'un nouveau type d'oxydes en couches basés sur Nb et W et caractérisés par des phases d'Aurivillius “en escalier” ont été largement caractérisés notamment par spectroscopie DRX et spectroscopie Raman. La possibilité de convertir les solides précurseurs au lithium ou bismuth en phases protonées a été étudiée. Ces oxydes ont la spécificité d'intercaler des molécules entre les couches, ce qui peut contribuer à l’activité catalytique en phase liquide. Pour identifier les rôles respectifs de l’intercalation et des propriétés de surface comme l’acidité, les matériaux ont été caractérisés en phase liquide par spectroscopie Raman en utilisant des bases organiques telles que les n-alkylamines (butylamine et octylamine) et la pyridine. L'intercalation avec des réactifs possibles, les n-alcools et le 2,5-hexanediol, a également été étudiée. L'activité catalytique de ces oxydes lamellaires a été déterminée grâce à une nouvelle réaction: la cyclo-déshdrataion du 2,5-hexanediol en 2,5-diméthyltétrahydrofurane. HNbMoO6 s’est avéré le catalyseur le plus actif, comparé à des catalyseurs acides conventionnels ou aux autres matériaux lamellaires. L’acidité et la capacité d’intercalation de ces divers matériaux lamellaires ont été comparées pour comprendre les différences observées pour l’activité catalytique.


  • Résumé

    Layered transition metal oxides have a potential as catalysts for biomass conversions, but their development necessitates a better understanding of their properties. Consequently, several layered materials such as HNbMoO6, HNbWO6, H2W2O7 and H2WO4 as well as new types of layered oxides based on Nb and W and characterized by a “stair-like” Aurivillius phases were extensively characterized notably by XRD and Raman spectroscopy. The possibility to convert the as-synthesised lithium or bismuth precursors to protonated phases was also thoroughly evaluated. Layered oxides have the specificity to intercalate molecules within their interlayer regions, which may be a key feature to catalytic activity for reactions in the liquid phase. In order to evaluate the respective roles of intercalation and surface properties such as acidity, the materials were characterized in the liquid phase by Raman spectroscopy using organic bases such as n-alkylamines (butylamine and octylamine) and pyridine. Intercalation with possible reagents, n-alcohols and 2,5-hexanediol, was also studied. The catalytic activity of these layered oxides was evaluated using a novel test reaction: the cyclo-dehydration of 2,5-hexanediol into 2,5-dimethyltetrahydrofuran. HNbMoO6 proved to be the most active catalyst, compared to conventional acidic catalysts or other layered materials. The acidity and intercalation ability of the various layered materials were compared to understand the differences observed for the catalytic activity.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 05-12-2020


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Autre version

Characterization of lamellar or nanostrutured materials based on transition metal oxides for liquid phase catalysis


Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université de Caen Normandie. Bibliothèque de ressources électroniques en ligne.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.

Consulter en bibliothèque

à

Informations

  • Sous le titre : Characterization of lamellar or nanostrutured materials based on transition metal oxides for liquid phase catalysis
  • Détails : 1 vol. (233 p.)
La version de soutenance de cette thèse existe aussi sous forme papier.

Où se trouve cette thèse\u00a0?

Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.