Préparation et caractérisation de solides micro- et mésoporeux à base de cuivre et de zinc et leur valorisation en catalyse hétérogène

Preparation and characterization of copper and zinc based micro- and mesoporous materials and their valorization in heterogeneous catalysis

• Auteur / Autrice : Sabine Valange
• Direction : Zelimir Gabelica
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Minérale
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Zinc

Cuivre

Matériaux poreux

Résumé

Ce travail porte sur l'élucidation du comportement structural, textural et réactionnel du cuivre et du zinc en interaction avec des charpentes à base de silicium (silice microporeuse de type MFI ou silice mésoporeuse de type MCM-41) ou à base d!aluminium seul (alumines mésoporeuses nouvelles). Les stratégies originales de synthèse hydrothermale directe ont été conçues dans le but de générer des solides à grande surface interne régulière, favorisant une forte interaction entre la phase active (cuivre ou Cu-Zn en interaction synergique) et le substrat (silice ou alumine). La combinaison de plusieurs techniques de caractérisation (DRX, diffraction électronique, EDX, IRTF, RPE, UV-visible. . . ), indique que l'insertion des divers métaux ou oxydes s'effectue, soit directement dans la charpente des substrats (Zn2+ dans SI-MFI, Cu+ dans (Si,Al)-MTI ou Cu2+ dans Si-MCM-41), soit, dans le cas d'alumines mésoporeuses, sous forme de dispersion fine et homogène de domaines ou de particules (hydroxynitrates de Cu et de Zn, précurseurs de CuO, CU20, Cuʿ ou ZnO). Le taux d'incorporation ainsi que l'état structural de ces particules dispersées dépendent fortement du protocole de synthèse, de la nature de la substance hôte mais aussi des divers traitements post-synthèse (calcination, réduction). La plupart de ces solides mixtes possèdent des propriétés catalytiques remarquables, notamment dans le cas de l'oxydation totale du phénol en C02 en milieu aqueux (Cu-MFI) ou de l'hydrogénation d'aldéhydes insaturés en alcools correspondants (nouvelles mésophases mixtes CuZn-AI). Dans ce dernier cas, nous avons pu démontrer que la texture particulière du support était propice à la formation de particules nanométriques de cuivre fortement adsorbées et très bien dispersées sur le substrat. L'effet électronique dû à cette forte interaction avec le support (Al203) ou avec le promoteur (ZnO), est majoritairement responsable de la sélectivité du catalyseur.