Etude de catalyseurs poreux hautement structurés, Pd/Zéolithes Beta et Faujasite et Pd/Oxydes de titane et de Zirconium, vis-à-vis de l'oxydation totale du toluène

Catalytic activity of highly structured Pd based catalysts, Pd on beta and faujasite zeolites and Pd on titania and zirconia for toluene total oxidation

• Auteur / Autrice : Haingomalala Lucette Tidahy
• Direction : Antoine Aboukaïs, Stéphane Siffert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Littoral
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Catalyse et Environnement (Dunkerque, Nord)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxyde de titane

Palladium

Zircone

Zéolites

Toluène

Catalyse hétérogène

Mots clés libres

Catalyseurs poreux

Résumé

Dans ce travail, les performances catalytiques des catalyseurs poreux imprégnés de palladium ont été étudiées dans la réaction d'oxydation du toluène. Deux types de supports hautement structurés ont été utilisés: des zéolithes bêta (bea, si/al = 12) et faujasite (y, si/al = 2,4) a larges pores et des oxydes de titane, de zirconium, de titane-zirconium meso/macroporeux. Dans une première partie de ce travail, les zéolithes ont été préparées par échanges ioniques avec des cations h+, na+ et cs+ et avec 0,5% en masse de palladium. Les tests catalytiques effectués avec ses solides ont montré que les échantillons de zéolithe faujasite sont plus actifs que les échantillons de zéolithe beta. L'ordre d'activité catalytique a été relié à l'acido-basicite pour les échantillons pd/zéolithe faujasite et l'ordre est inverse pour les échantillons pd/zéolithe bêta qui suit plutôt l'ordre de la surface spécifique et de la dispersion des particules de palladium. Dans la deuxième partie de ce travail, l'effet de la calcination des oxydes poreux vis-a-vis de l'activité catalytique a été étudié. Parmi les catalyseurs les plus actifs, l'ordre suivant a été obtenu 0,5%pd/tio2-400 > 0,5%pd/zro2-600 ≥ 0,5%pd/tizr-600, les activités de ces solides ont été reliées aux dispersion, réductibilité des particules de palladium, à l'interaction pd-support et/ou à la surface spécifique élevée du catalyseur. Ces catalyseurs poreux ont été comparés avec des catalyseurs classiques 0,5%pd/ zro2 et 0,5%pd/ tio2, et les solides poreux se sont révélés plus actifs à cause de leurs surfaces spécifiques élevées et de la stabilité de leur support.

In this work, performances of highly structured pd based catalysts were studied for toluene oxidation. Two kind of porous supports were used as large pore zeolites, bea (si/al = 12) and faujasite (si/al = 2,4) and macro/mesoporous titania and zirconia. The bea and fau zeolites were exchanged with different cations to study the influence of alkali metal cations (na+, cs+) and h+ in pd based catalysts. All pd/bea and pd/fau zeolites were found to be powerful catalysts ; however, their activity depends significantly on the type of zeolite and on the nature of the charge-compensating cation. The activity order for toluene oxidation on fau catalysts, pd/csfau > pd/nafau > pd/hfau, is the reverse than the activity order on bea catalysts: pd/hbea > pd/nabea > pd/csbea. The catalytic activities can be rationalized in terms of the influence of the electronegativity of the charge-compensating cation on the pd particles, the pd dispersion, the pdo reducibility. The samples were also characterized after the catalytic tests ; the acidic character of zeolites seems to favour coke deposition. In the second part of this work, stability of new hierarchically pd/macro/mesoporous zro2, tio2 and zro2-tio2 were studied in the toluene total oxidation. Pd/tio2 presents the highest catalytic potential due to the pd dispersion, the pdo reducibility, pd-support interaction and the thermal stability of specific area. These porous catalysts were compared with palladium supported on non porous zro2, tio2 ; these latter samples were less active due to their lower specific area.