Modification par le potassium de l'anatase (TiO2) et de catalyseurs V2O5 / anatase : Application à la déshydrogénation oxydante du propane

Modification by potassium cations of anatase (tio#2) and v#2o#5/anatase catalysts. Application to the oxidative dehydrogenation of propane

• Auteur / Autrice : Dominique Courcot
• Direction : Michel Guelton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Spectrochimie
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Déshydrogénation

Propane

Spectroscopie

Résumé

L'oxyde de vanadium supporte sur l'anatase (tio#2) est un catalyseur interessant dans plusieurs reactions d'oxydation selective d'hydrocarbures. Dans le cas de la deshydrogenation oxydante (odh) du propane en propene, l'ajout d'elements alcalins sur le solide catalytique a ete recemment rapporte comme promoteur sans toutefois analyser en detail les effets physico-chimiques sur le compose oxyde. Le present travail est oriente sur la comprehension de l'effet du potassium sur ce systeme catalytique. Un support anatase est choisi pour la stabilite de sa structure et sa purete chimique. Les consequences de l'ajout du potassium sont analysees en premier lieu sur anatase, puis sur les systemes v#2o#5/anatase en considerant les deux ordres d'introduction possibles des elements k et v. L'interaction du potassium envers l'oxyde de vanadium est superieure a celle exercee envers l'oxyde de titane. Tandis qu'aucun ancrage fort du potassium n'est observe sur l'anatase, une modification de la phase active supportee se produit. D'une part, l'etude spx indique une diminution de la reductibilite de l'oxyde de vanadium en presence de potassium mais une augmentation de la dispersion de la phase active pour les teneurs superieures a celle necessaire au recouvrement monocouche (10 atomes v/nm#2). D'autre part, l'etude rmn montre un changement de l'environnement des atomes de vanadium: il presente une symetrie tetraedrique a faible taux de recouvrement sur anatase pure, mais se trouve a la fois en symetrie octaedrique et tetraedrique influencee par l'alcalin en presence de potassium. Dans ce cas, la liaison de la phase active avec le support est attenuee. Le catalyseur modifie se trouve alors moins actif mais plus selectif en propene grace au controle des proprietes superficielles qui permet en particulier de limiter la mobilite des atomes d'oxygene du reseau. L'optimum catalytique est atteint lorsque l'anatase est recouverte par 2,5 atomes de k/nm#2 et 20 atomes de v/nm#2. Pour de plus fortes teneurs en vanadium et potassium, la modification du catalyseur se traduit par la stabilisation d'un vanadate alcalin de structure kv#3o#8, dont la presence n'est pas favorable pour le maintien de proprietes catalytiques interessantes.