Réactivité des nanoparticules de palladium supportées en hydrogénation : rôle de la densité surfacique de particules

Reactivity of palladium nanoparticles supported in hydrogenation : role of particles surface density

• Auteur / Autrice : Mersaka Benkhaled
• Direction : Daniel Duprez, Claude Descorme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique, minérale, industrielle
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Poitiers
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie infrarouge

Butadiène

Processus de diffusion

Densité

Nanoparticules

Résumé

L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence de la densité de surface de particules en hydrogénation de composés poly insaturés (buta-1,3-diene, orthoxylène). Des catalyseurs Pd/Al2O3 (? and d-Al2O3) hyperdispersés ont été préparés à partir des complexes de Pd(nitrite) (taille < 7Å, contrôlée par TEM, HAADF, EXAFS et chimisorption). L'augmentation de la densité de surface de particules de 2240 à 12880 particules/mm2 mène à une modification des propriétés électroniques mise en évidence par CO-FTIR, XPS et XANES. A l'inverse, la comparaison des supports, à isodensité surfacique de particules n'a montré aucune différence importante des propriétés physico-chimiques des particules métalliques supportées. En parallèle, les performances catalytiques en hydrogénation du butadiène et des butènes sont très sensibles à la nature du support utilisé pour une même densité ainsi qu'à la densité surfacique pour un même support. Il a été montré que les réactions d'hydrogénation pouvaient être contrôlée à la fois par les propriétés électroniques des nanoparticules métalliques (propriétés elles mêmes influencées par la densité surfacique) mais également par le phénomène de diffusion d'hydrogène autour des particules sur une zone de support qui joue le rôle de réservoir à hydrogène.

The objective of this work is to investigate the influence of the particle surface density on the hydrogenation of polyunsaturated compounds (buta-1,3-diene, orthoxylène). Highly dispersed Pd/Al2O3 (? and d-Al2O3) catalysts were prepared from Pd(nitrite) complexes (size < 7Å, controlled by TEM, HAADF, EXAFS and CO chemisorption). Increasing the particle surface density from 2240 to 12880 particles/mm2 leads to a modification of the electronic properties as evidenced by CO-FTIR, XPS and XANES. By contrast, the comparison of the supports at isodensity showed no significant difference of the physico-chemical properties of the supported metal particles. In parallel, the catalytic performances in hydrogenation of butadiene and butenes are very sensitive both to the nature of the support for the same density and to the surface density for the same support. It was shown that the reactions of hydrogenation could be controlled at the same time by the electronic properties of the metal nanoparticules but also by the phenomenon of hydrogen diffusion around the particles on a zone of support. In this case, the support can play the part of hydrogen tank.