Modifications structurales sous atmospheres reactionnelles de catalyseurs a base de cobalt

• Auteur / Autrice : OLIVIER DUCREUX
• Direction : Guy-Antonin Martin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Des catalyseurs modeles a base de cobalt ont ete etudies en utilisant des techniques modernes de caracterisation qui permettent une description detaillee de la structure et de l'etat de surface des catalyseurs heterogenes. L'objectif de ce travail etait de perfectionner les outils de caracterisation in situ (diffraction des rayons x et infrarouge) pour decrire la phase active, comprendre le processus catalytique pour ameliorer le procede fischer-tropsch de conversion chimique du gaz naturel. La caracterisation de catalyseurs sous flux reactionnel a necessite le developpement de dispositifs experimentaux specifiques avec notamment la conception d'un micro reacteur de catalyse. L'effet de la presence d'un promoteur tel que le ruthenium a ete etudie. Le processus d'impregnation (impregnation aqueuse des systemes passives) accroit les interactions cobalt-support mais la presence de ruthenium permet de limiter cet effet. Les interactions entre l'oxyde de cobalt co 3o 4 et le support jouent un role preponderant. Elles gouvernent la reductibilite du catalyseur, determinent la structure de la phase active et la reactivite des systemes. Nos resultats demontrent une correlation etroite entre les modifications structurales observees et la reactivite des systemes etudies. Le cobalt metallique peut reagir avec le co pour former un carbure co 2c dans des conditions reactionnelles proches de celles existantes pour la synthese fischer-tropsch. La formation de ce carbure semble etre reliee a la desactivation du systeme. Un schema d'evolution de la phase du cobalt au cours de la reaction faisant intervenir un carbone interstitiel a pu etre etabli et a permis d'optimiser le processus d'activation du catalyseur. Cette etude a permis d'etablir des correlations fiables entre les proprietes chimiques et la structure de ces solides et demontre l'apport des methodes de caracterisation in situ dans la description de solides en contact avec differents melanges reactionnels.