Thèse soutenue

Synthèse et mise en forme de matériaux microporeux fonctionnalisés pour la transformation catalytique des monosaccharides
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Auteur / Autrice : Bakytzhan Yeskendir
Direction : Christian CourtoisJean-Philippe DacquinYannick LorgouillouxJérémy Dhainaut
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des matériaux
Date : Soutenance le 29/06/2022
Etablissement(s) : Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale polytechnique Hauts-de-France (Valenciennes, Nord ; 2021-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de matériaux céramiques et de mathématiques (Valenciennes, Nord ; 2021-....) - UCCS - Unité de Catalyse et Chimie du Solide
Etablissement délivrant conjointement le doctorat : Institut national des sciences appliquées Hauts-de-France (Valenciennes, Nord ; 2019-....)
Jury : Président / Présidente : Karine de Oliveira Vigier
Examinateurs / Examinatrices : Christian Courtois, Jean-Philippe Dacquin, Yannick Lorgouilloux, Jérémy Dhainaut, Nadine Essayem, Jean-Louis Paillaud
Rapporteurs / Rapporteuses : Nadine Essayem, Jean-Louis Paillaud

Mots clés

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Résumé

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La valorisation de la biomasse inclus les processus de conversion de différents types de plantes et de déchets végétaux en produits chimiques et biocarburants à haute valeur ajoutée. Les zéolithes et une classe récente de matériaux appelés Metal-Organic Frameworks (MOFs) ont suscité un grand intérêt en tant que catalyseurs solides en raison de leurs propriétés chimiques développées ainsi que de leurs grandes surfaces spécifiques. Une modification spécifique peut moduler leurs propriétés acido-basiques afin d’améliorer leurs performances catalytiques dans une réaction donnée. De telles modifications impliquent notamment une fonctionnalisation du réseau des MOFs, ou une substitution isomorphe dans la charpente de la zéolithe. Cependant, les deux procédés sont accompagnés de plusieurs difficultés associées à la réalisation et à la caractérisation des solides ainsi modifiés. À cet égard, différentes fonctionnalisations chimiques ont été réalisées sur la phase UiO-66 pour produire des matériaux UiO-66-SO3H, UiO-66-COOH, UiO-66-NH2 et UiO-66-OH. D'autre part, une substitution isomorphe dans une zéolithe de type [Si,Al]-MFI a été réalisée afin de remplacer les atomes Al par des atomes Zr pour fabriquer des solides zéolithiques de type [Si,Zr]-MFI. Les solides ainsi formés ont été caractérisés pour obtenir une description détaillée des propriétés structurales, texturales et chimiques, et finalement ont été appliqués en tant que catalyseurs. Parmi les solides testés, l’UiO-66-SO3H a démontré des performances supérieures pour la déshydratation du fructose en 5-hydroxyméthylfurfural, en raison de ses propriétés acides Brønsted prononcées. À cet égard, une synthèse à grande échelle de l’UiO-66-SO3H a été réalisée suivi de sa mise en forme par le procédé d’extrusion. D’autre part, [Si,Zr]-MFI a montré l'activité la plus élevée pour l’isomérisation du glucose en fructose par rapport aux autres solides testés en raison de ses propriétés basiques.