Étude de l'oxydation totale du propène sur des catalyseurs à base de zirconium modifiés par l'ajout du cuivre et/ou de l'yttrium

Study of the total propene oxidation reaction over zirconia based catalysts modified by copper and/or yttrium addition

• Auteur / Autrice : Madona Labaki
• Direction : Antoine Aboukaïs
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Littoral
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Catalyse et Environnement (Dunkerque, Nord)
• Jury : Président / Présidente : Robert Hubaut
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Antoine Gédéon, Jean-François Lamonier, Stéphane Siffert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Garin, Jean-François Pauwels

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyse

Cuivre

Oxydation

Propène

Zircone

Résumé

Des catalyseurs à base de cuivre et de zirconium ont été synthétisés par coprécipitation et par imprégnation. La performance catalytique a été testée pour la réaction d'oxydation totale du propène. Le cuivre améliore l'activité de la zircone et la sélectivité en CO2. Une caractérisation après test révèle une diminution de l'aire spécifique due au frittage. Ce frittage est associé à une transformation en surface de la phase quadratique de la zircone stabilisée par le cuivre en une phase monoclinique dans le cas des échantillons coprécipités et imprégnés sur oxyhydroxyde. L'introduction de l'yttrium à la zircone (1; 5 et 10% Y) a été réalisée pour mieux stabiliser cette phase quadratique. Dans ce cas, les oxydes mixtes sont plus actifs que la zircone. La meilleure activité de l'échantillon à 5% d'yttrium par rapport aux autres oxydes mixtes a été corrélée au plus grand nombre de défauts Zr3+. Le cuivre déposé sur ces oxydes mixtes a conduit à un effet de synergie entre le support et la phase active cuivre puisque c'est l'échantillon Cu/ZrO2 dopé à 5% d'yttrium qui possède la plus grande activité catalytique. Un mécanisme réactionnel de type rédox a permis d'expliquer les différences d'activité

Copper was introduced into zirconia by coprecipitation and impregnation methods. These samples were tested towards total propene oxidation reaction. Copper promotes the catalytic activity and the selectivity of the reaction towards CO2 formation. The characterization of the catalysts after the catalytic test showed a decrease of the specific area due to a sintering. This sintering transforms, on the surface, the stabilized tetragonal phase of zirconia into a monoclinic one in the case of the samples coprecipitated and impregnated with copper over oxyhydroxide (EPR measurements). Yttrium was introduced into zirconia (1; 5 and 10% mol. Y) in order to stabilize its metastable tetragonal phase. The mixed oxides were more active than zirconia. The best activity of the sample with 5% yttrium compared to the other mixed oxides was correlated to its greater number of Zr3+ defects. Copper impregnated over these oxides leads to a synergy effect between the supports and the active phase (copper) because the sample Cu/ZrO2 doped with 5% yttrium is the most active. Thus, a redox mechanism was proposed to explain the difference of activity.