Oxydation catalytique des composés organiques volatils à l’aide de catalyseurs de type oxyde

Catalytic oxidation of Volatile Organic Compounds Over Composite Metal Catalysts

• Auteur / Autrice : Chao Wang
• Direction : Anne Giroir-Fendler, Yanglong Guo, Sonia Gil Villarino
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 19/12/2016
• Etablissement(s) : Lyon en cotutelle avec East China University of science and technology (Shanghai, Chine)
• 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)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Peng Wu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xingyi Wang
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Pera-Titus, Jose Luis Valverde Palomino

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chlorure de vinyle

Hétérostructures

Ruthénium

Mots clés libres

Co3O4

CeO2

Ruthenium

Heterostructures MCFs

Chlorure de vinyl

Co3O4

CeO2

Ruthenium

Heterostructural MCFs

Vinyl chloride

Résumé

Dans ce travail de recherche, des oxydes mixtes dopés par des métaux nobles ont été préparés et mis en œuvre dans la réaction d'oxydation catalytique du chlorure de vinyle (VC). Les catalyseurs d'oxyde composite de Co-Ce ont été préparés par des procédés sol-gel et testés pour l'activité d'oxydation du VC. L'analyse XPS a certifié que l'introduction de Ce favorisait la présence d'espèces de Co2 + et de Ce3 +, ce qui modifie l'environnement de coordination du réseau d'oxygène et génère plus de vacations d'oxygène. Les oxydes de cobalt modifiés par Ru ont été préparés et étudiés pour l'oxydation du VC. L'analyse XPS montre que le Ru4 + et le Co2 + modifie la concentration des espèces oxygènes sur la surface. Une proportion relative élevée de Co2+ et de Ru4+ perturbe également les lacunes en oxygène. Cela impacte l'activité catalytique et diminue la quantité de sous-produits chlorés. Des mousses cellulaires mésostructurées de phosphate de cobalt-SiO2 (CoPO-MCFs) ont été synthétisées avec succès par la méthode de croissance in situ. Les analyses XPS confirment une augmentation d'espèces d'oxygène de surface pour ce système catalytique. L'énergie apparente d'activation confirme cette tendance. L'influence de la morphologie des particules de Co3O4, sur l'activité catalytique du méthyl benzène et du chlorure de vinyle a été étudiée. Le Co3O4 cubique a montré une meilleure activité et une meilleure stabilité que celle de Co3O4 sphérique. La structure cubique, avec Co2 + exposée à la surface, est le site actif de l'oxydation

In this research works, composite oxides, noble metal supported oxides and noble supported MCFs were prepared, and their catalytic performances were investigated for the catalytic oxidation of vinyl chloride (VC). The Co-Ce composite oxide catalysts were prepared by citrate sol-gel methods, and tested for the activity of VC oxidation. The catalyst with high performance is the molar ratio of Co/Ce=7:3. The XPS analyse certified that the Ce introduction favored the presence of Co2+ and Ce3+ species, which changed the coordination environment of the oxygen lattice and generated more oxygen vacancies. At last, this catalyst exhibited a good performance and stability during 110 h of time on stream at 300 oC. Ru-modified cobalt oxides were prepared and studied for the VC oxidation. The XPS analyse certified that the Ru4+ will be in synergy with Co2+ concentration and this would also change the chemical coordination of oxygen on the surface. High relative proportion of Co2+ and Ru4+ will also devote to oxygen defects or vacancies. This would increased the catalytic activity and decrease the amount of chlorinated by-products.A novel heterostructured material, cobalt phosphate-SiO2 mesostructured cellular foams (CoPO-MCFs), was successfully synthesized by the in-situ growth method. The XPS confirmed a higher amount of surface oxygen species. The activation energy calculated from Arrhenius plots showed a lower value for VC oxidation. The influence of Co3O4 morphology, including cube and sphere, on catalytic activity of methylbenzene and vinyl chloride was studied. The Co3O4 cube had shown better activity and stability than that of the Co3O4 sphere. The cube structure, with Co2+ exposed on the surface, acted as the active site of the oxidation