Nanoparticules Au-Pd et Au-Rh supportées : synthèse, études structurales et application à l'hydrogénation catalytique
Auteur / Autrice : | Zere Konuspayeva |
Direction : | Christian-Laurent Piccolo, Gilles Berhault, Ali Auyezov |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie |
Date : | Soutenance le 05/12/2014 |
Etablissement(s) : | Lyon 1 |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut de Recherches sur la Catalyse et l'Environnement de Lyon (Villeurbanne, Rhône) |
Jury : | Président / Présidente : Stéphane Daniele |
Examinateurs / Examinatrices : Ziyou Li, Christian Ricolleau | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Florence Epron, Spyridon Zafeiratos |
Mots clés
Résumé
L'objectif de ce travail était double : obtenir des informations sur le lien structure/réactivité dans les nanoalliages et évaluer l'impact de l'addition d'or sur les propriétés catalytiques de métaux actifs en hydrogénation. Des nanoparticules bimétalliques Au-Pd et Au-Rh ont été synthétisées et supportées principalement sur des nanobâtonnets TiO2 rutile, caractérisées par différentes techniques d'analyse (DLS, UV-Vis, HR-(S)TEM, XRD, XPS et CO-FTIR), et évaluées dans deux réactions d'hydrogénation. Les catalyseurs modèles ont été principalement préparés par voie colloïdale suivie d'une immobilisation sur le support et d'un post-traitement consistant à éliminer le surfactant sans détruire la structure des nanoparticules. Les particules Au-Pd (3-5 nm) possèdent une structure alliée de type solution solide. La structure des particules Au-Rh (3-5 nm), système immiscible en volume, est plus hétérogène, avec différentes configurations en fonction du post-traitement effectué : coeur-coquille, ségrégation de phases de type « Janus » et alliage à l'échelle atomique en faible proportion. Les catalyseurs bimétalliques ont été testés en hydrogénation de la tétraline en présence de soufre et en hydrogénation sélective du cinnamaldéhyde, dans les deux cas sous haute pression d'hydrogène, et comparés à leurs homologues monométalliques. En hydrogénation du cinnamaldéhyde, un effet considérable du traitement post-synthèse sur l'activité et sélectivité est mis en évidence. Les catalyseurs fraichement synthétisés montrent une sélectivité élevée en hydrocinnamaldéhyde alors que les traitements de réduction et de calcination-réduction diminuent l'activité pour les échantillons AuRh les plus riches en Rh. En hydrogénation de la tétraline, l'alliage avec l'or a pour effet de diminuer l'activité mais d'améliorer la stabilité des systèmes à base de Pd et Rh en présence de soufre, en augmentant, par effet électronique, la barrière de chimisorption du soufre ou de sulfuration