Matériaux catalytiques thermostables supports pour la combustion catalytique du méthane

• Auteur / Autrice : Christine Bozo
• Direction : Michel Primet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Catalyse et chimie physique des interfaces
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Primet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyseurs métalliques

Ions de métaux de transition

Oxydes de cérium

Zircone

Combustion

Méthane

Résumé

Ce present travail concerne l'etude de catalyseurs a base de cerine-zircone pour la combustion catalytique du methane. Leur utilisation etant prevue dans des bruleurs catalytiques, ils doivent etre thermostables vis-a-vis d'un traitement thermique a haute temperature. L'etude de solutions solides ce xzr 1 xo 2 de compositions variables montre que l'incorporation d'ions zr 4 + dans la maille de ceo 2 augmente sa reductibilite sous h 2 et que ces solutions solides sont toutes actives en oxydation de ch 4. Par ailleurs, il existe une composition optimale (ce 0. 6 7zr 0. 3 3o 2) pour laquelle l'aire specifique passe par un maximum. Cette solution solide a ete retenue comme support de phase active car, en outre, elle est la plus thermostable vis-a-vis d'un vieillissement hydrothermique a 1000\c. Les catalyseurs pt/ce 0. 6 7zr 0. 3 3o 2 et pd/ce 0. 6 7zr 0. 3 3o 2 sont tres actifs en combustion de ch 4, le catalyseur pt/ce 0. 6 7zr 0. 3 3o 2 etant meme plus actif qu'un catalyseur pt/al 2o 3. Ces catalyseurs se desactivent sous reactifs a cause vraisemblablement d'un blocage des sites actifs a l'interface metal noble/support en conditions oxydantes. Ils peuvent toutefois etre regeneres par une reduction sous h 2 ou ch 4. Ils se desactivent egalement a l'issue du vieillissement sous vapeur d'eau a 1000\c, a cause d'un tres fort frittage des metaux nobles et du support. L'insertion ou le depot de metaux de transition (mn puis fe) ameliorent l'activite catalytique de la solution solide ce 0. 6 7zr 0. 3 3o 2, ce qui n'est pas le cas dans le cas du cr. A l'issue du vieillissement a 1000\c, tous ces catalyseurs se desactivent tres fortement, notamment ceux a base de fer et de manganese. Cette desactivation est due a un tres fort frittage des catalyseurs (aires bet<5 m 2/g) et a une demixion de la solution solide ce 0. 6 7zr 0. 3 3o 2. Lorsque le catalyseur feo x/ce 0. 6 7zr 0. 3 3o 2 est vieilli a 800\c, la separation de phases ne se produit pas, ce qui permet au catalyseur d'etre toujours actif en oxydation de ch 4.