Matériaux mésostructurés pour des applications dans les oxydations catalytiques : optimisation de la synthèse et des performances catalytiques

Mesoporous materials applications in catalytic oxidation : synthesis and catalytic performances optimization : synthesis and catalytic performances optimization

• Auteur / Autrice : Ana Mihaela Cojocariu
• Direction : Vasile Hulea
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie théorique, physique, analytique
• Date : Soutenance le 21/05/2010
• Etablissement(s) : Montpellier 2 en cotutelle avec Universitatea tehnică "Gheorghe Asachi" (Iaşi, Roumanie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Gerhardt (Montpellier ; 2006-....)
• Partenaire(s) de recherche : Ecole d'ingénieurs : École nationale supérieure de chimie (Montpellier ; 1957-....)
• Jury : Président / Présidente : Dan Cascaval
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vasile Hulea, Dan Cascaval, Alexandra Raluca Iordan, Carmen Teodosiu, Hubert Mutin, Emil Dumitriu
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Alexandra Raluca Iordan, Carmen Teodosiu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydation électrochimique

Catalyseurs au titane

Matériaux hybrides

Mots clés libres

Matériaux mésostructurés

Oxydations catalytiques

Résumé

L'objectif de cette thèse a été l'optimisation de la synthèse et des performances catalytiques des matériaux au Ti dans les réactions d'oxydation de plusieurs composés organiques en présence d'H2O2. La partie originale est représentée par la synthèse des oxydes mixtes SiO2-TiO2 par un procède sol-gel non hydrolytique et leur utilisation dans les réactions de sulfoxydation, d'époxydation des oléfines, d'oxydation des hydrocarbures aromatiques et des phénols. Ces matériaux ont été comparés aux matériaux mésoporeux ordonnés de type Ti-MCM-41 et Ti-MCM-48 et le titanosilicalite microporeux TS-1. Le procédé sol-gel non-hydrolytique basé sur l'étherolise et la condensation des précurseurs chlorures a prouvé être une méthode simple de synthèse des xérogels mésoporeux SiO2-TiO2, avec une bonne dispersion des atomes de Ti et des bonnes propriétés texturales, sans recourir au séchage supercritique comme dans le cas des oxydes mixtes obtenus par voie hydrolytique. De plus, ils ont montré une activité catalytique remarquable dans les réactions d'oxydation de tous les composés organiques étudiées en présence d'eau oxygénée (conversions significatives, bonnes sélectivités et efficacités de l'H2O2). Les catalyseurs ont ete stable au recyclage et aucun phénomène de leaching n'a été observé, prouvant que l'oxydation se déroule dans un environnement hétérogène.

The objective of this thesis was the optimization of the synthesis and catalytic performances of Ti-containing materials in the oxidation with H2O2 of a wide range of model organic compounds. The original part is represented by the synthesis of SiO2-TiO2 mixed oxides by a non hydrolytic sol-gel procedure and their use in different catalytic reactions like: sulfoxidation, epoxidation of olefins, oxidation of aromatic hydrocarbons and phenols. These materials were compared with ordered mesoporous materials (Ti-MCM-41 and Ti-MCM-48) and microporous titanosilicalite TS-1. The non-hydrolytic sol-gel process based on the etherolysis and condensation of chloride precursors offers a simple one-step route to mesoporous SiO2-TiO2 xerogels with a good dispersion of Ti species and outstanding textural properties, without resorting to supercritical drying procedures as in the case of the mixed oxides obtained by a hydrolytic way. Moreover, these materials exhibited a remarkable catalytic activity in the oxidation with H2O2 of all the organic compounds investigated (significant conversions, good selectivities and H2O2 efficiencies). The catalysts were stable under operating conditions.