Etude catalytique d'oxydes mixtes à base de cobalt, magnésium et aluminium dérivés de précurseurs de type hydrotalcite pour l'oxydation totale des composés organiques volatils

Catalytic study of Cobalt, Magnesium and aluminium mixed oxides derived from hydrotalcite type precursors for total oxidation of volatile organic compounds

• Auteur / Autrice : Cédric Gennequin
• Direction : Antoine Aboukaïs, Stéphane Siffert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Littoral
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Catalyse et Environnement (Dunkerque, Nord)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyse hétérogène

Oxydation

Composés organiques volatils

Effet mémoire de forme

Hydrotalcite

Cobalt

Résumé

Des catalyseurs massiques à base de Co, de Mg et Al ont été préparés par voie hydrotalcite pour l’oxydation catalytique des composés organiques volatils (COV). Cette voie originale permet, après calcination de l’hydrotalcite, d’obtenir un mélange d’oxydes ayant des propriétés intéressantes telles le non respect de la stœchiométrie, une stabilité thermique importante, une aire spécifique élevée. Les différentes caractérisations ont montré que, quel que soit le rapport Co/Mg, une hydrotalcite de type Co6-xMgxAl2 a bien été synthétisée à l’état séché. Après l’étape de calcination à 500°C, le solide Co6Al2 préparé par voie hydrotalcite produit les meilleurs résultats catalytiques dans la réaction d’oxydation du toluène. Parallèlement, une étude concernant des catalyseurs supportés utilisant l’hydrotalcite MgAl comme précurseur du support a été menée. Les résultats ont révélé, après calcination du précurseur hydrotalcite, que les solides étaient constitués de l’oxyde Mg(Al)O pour de basses températures et d’un mélange de Mg(Al)O et MgAl2O4 pour de plus hautes températures. Ces solides se reconstruisent partiellement par « effet mémoire » sous forme hydrotalcite lors de l’imprégnation du Co. Cette reconstruction entraîne une dispersion et une nature différentes d’espèces de Co sur le support. La calcination de ces solides imprégnés conduit à des catalyseurs dont les performances varient en fonction de la température de calcination du support hydrotalcite. Ainsi le dépôt de cobalt sur une hydrotalcite préalablement calcinée à 700°C présente la meilleure activité dans l’étude de l’oxydation du toluène.

Bulk Co, Mg and Al catalysts were synthesised via hydrotalcite precursors for total oxidation of volatile organic compounds (VOC). Upon calcination, hydrotalcite can be transformed into mixtures of metal oxides with desirable properties such as high specific area, good thermal stability. The characterizations have shown that, whatever the Co/Mg ratio, Co6-xMgxAl2 hydrotalcite type has been synthesised. After calcination at 500°C, the Co6Al2 sample prepared via hydrotalcite route produces the best results in the toluene exidation. Meanwhile, a study of supported catalyst using MgAl hydrotalcite precursor was conducted. After calcination of hydrotalcite precursor, results showed the formation of Mg(Al)O oxides for the low calcination temperatures and a Mg(Al)O and MgAl2O4 mixture for the high calcination temperatures. These solids can be reconstructed by “memory effect” into hydrotalcite form after Co impregnation. This reconstruction leads to a different dispersion and Co species on the support. The calcination of these impregnated solids leads to catalysts which performances depend on the calcination temperatures of hydrotalcite support. Thus, the cobalt deposition on previously calcined hydrotalcite at 700°C shows the highest activity in the toluene oxidation.