Recherche Avancée

Thèse soutenue

Comportement catalytique dans l'oxydation du propène et caractérisation physico-chimique de deux oxydes de types-BIMEVOX substitués au cuivre et au cobalt

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Auteur / Autrice : Abdelhak Chetouani
Direction : Bechara Taouk
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés industriels
Date : Soutenance en 2003
Etablissement(s) : Compiègne

Résumé

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Mis en évidence au laboratoire de Cristallochimie et Physico-chimie du Solide de Lille à la fin des années 80, les oxydes de type BIMEVOX, qui dérivent de Bi4V2011 par substitution partielle du vanadium par un autre métal (ME), sont les meilleurs conducteurs par 02- connus à ce jour. Leurs propriétés remarquables de conductivité ionique à basses températures, a motivé leur utilisation en tant que catalyseurs d'oxydation, compte tenu du rôle primordial joué par 02- dans le mécanisme réactionnel. Dans le but d'examiner leurs propriétés catalytiques, nous avons choisi la réaction de couplage oxydant du propène. Deux catalyseurs ont été étudiés, le BICUVOX et le BICOVOX. Le test catalytique a été réalisé en utilisant un réacteur à lit fIxe. Plusieurs paramètres opératoires ont été examinés: la température, la pression partielle d'oxygène, le temps de contact et l'effet de dilution du lit catalytique. En fonction de la température de réaction, deux régimes réactionnels ont été mis en évidence: i) oxydation totale du propène à des températures relativement basses (300 - 450ʿC) ; il) dimérisation du propène en 1,5-hexadiène à des températures plus élevées (450 - 550ʿC). Les résultats ont révélé aussi que le catalyseur dopé au cobalt est plus actif que celui dopé au cuivre. Dans le souci d'interpréter les évolutions subies par les catalyseurs BIMEVOX dans les conditions du test, une caractérisation physico-chimique approfondie a été entreprise en utilisant les techniques suivantes: la diffraction des RX, la thermodésorption programmée (T'PD), l'analyse thermogravimétrique (A TG), l'Infra-Rouge (IR), la microscopie électronique à balayage (MEB) et la résonance paramagnétique électronique (RPE). Ces techniques ont révélé un phénomène de réduction progressive des catalyseurs pendant la réaction. Cette évolution favorise la dimérisation du propène dans un premier temps puis conduit à la dégradation de la structure du catalyseur lorsqu'elle est très poussée. Le traitement sous air à 600ʿC permet la régénération des catalyseurs qui retrouvent leur structure initiale. Enfin les propriétés catalytiques ont été corrélées aux résultats obtenus par la caractérisation physico-chimique.