Influence de la morphologie cristalline de catalyseurs V-P-O sur l'oxydation ménagée du n-butane en anhydride maléique

Influence of the crystal morphology of V-P-O catalysts on the mild oxidation of n-butane to maleic anhydre

• Auteur / Autrice : Éric Kesteman
• Direction : Élisabeth Bordes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés Industriels
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Activation (chimie)

Catalyseurs

Catalyse hétérogène

Pyrophosphates

Anhydride maléique

Oxydation

Butane

Mots clés libres

Oxydation ménagée

Morphologie du précurseur

Pyrophosphates de vanadyle

Propriétés catalytiques

Calcination

Morphologie cristalline

Résumé

L'oxydation ménagée du butane en anhydride maléique est une réaction sensible à la morphologie du catalyseur. En effet seul le plan (200) du pyrophosphate de vanadyle est actif et sélectif pour cette réaction. Il a été établi que les catalyseurs V-P-O issus de préparation en milieu organique, notamment en milieu alcoolique, permettent d'obtenir les meilleurs rendements. Cette méthode de préparation suivie d'une calcination montre que le paramètre essentiel est la nature de l'alcool utilisé lors du reflux, et qu'il influence la cristallinité et la forme des particules secondaires du précurseur et du catalyseur. Au cours d'une première étape, différents alcools ont été employés pour synthétiser le précurseur. Ce précurseur, l'hémihydrogénophosphate de vanadyle, se déshydrate de façon topotactique en pyrophosphate de vanadyle (500°C/N2/6h). Cela se traduit par la conservation de la morphologie. Ainsi a été montrée, et ce, grâce à différentes méthodes de caractérisation (DRX, MEB, MET, BET. . . ), l'influence de la nature de l'alcool sur la morphologie du catalyseur. Cette influence est illustrée par la valeur de la surface spécifique liée surtout à l'épaisseur et la taille des cristaux, elles-mêmes reliées à la sélectivité en oxydation du butane. La deuxième étape a consisté à mettre au point un test catalytique afin d'évaluer les performances des catalyseurs précédemment synthétisés et de vérifier s'il était possible d'établir des corrélations entre morphologie et propriétés catalytiques. Globalement selon la nature de l'alcool, deux types de morphologie sont observés : soit des roses des sables, soit de grandes plaquettes offrant alors un important développement du plan (200) mais caractérisées par une faible surface spécifique. En ce qui concerne les performances catalytiques, les catalyseurs constitués de grandes plaquettes possèdent la meilleure activité spécifique. Il faut préciser enfin que la morphologie n'est pas le seul facteur influant sur les performances du catalyseur. Ainsi sont également à prendre en compte les conditions de calcination et d'activation.