Optimisation de catalyseurs pour la synthèse Fischer-Tropsch à partir de biosyngaz

Optimization of catalysts for Fischer-Tropsch synthesis from biosyngas

• Auteur / Autrice : Aurore Butel
• Direction : Anne Griboval-Constant, Andrei Khodakov
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Molécules et Matière Condensée
• Date : Soutenance le 18/12/2012
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UCCS - Unité de Catalyse et Chimie du Solide
• DOI : 10.70675/b6a9657cz8097z4c37z810aza4912c0f8bb0

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectrométrie XANES

Biomasse -- Conversion

Silice

Alumine

Catalyseurs au fer

Catalyseurs au cobalt

Procédé Fischer-Tropsch

Mots clés libres

Mode operando

Résumé

Les travaux exposés dans ce manuscrit portent sur la préparation de catalyseurs monométalliques et bimétalliques à base de cobalt et de fer supportés sur alumine et silice pour la synthèse Fischer-Tropsch. Les catalyseurs notés xCoyFe/Al2O3 ou SiO2 ont une teneur massique globale de 10% pour différentes valeurs du rapport Co/Fe (x et y = 0 ; 2,5 ; 5 ; 7,5 ; 10 et x+y = 10%). Ainsi, ces catalyseurs ont été préparés par imprégnation à sec et caractérisés à différentes étapes de leurs préparations par différentes techniques de caractérisation physico-chimiques et spectroscopiques. L’axe majeur de cette étude concerne la germination des phases oxydes et la genèse des phases actives des matériaux mixtes, les échantillons monométalliques représentant des références solides pour cette étude. Par le biais de décompositions de spectres XANES et d’analyses de surface poussées, nous avons mis en avant la présence d’un alliage CoFe sur certains catalyseurs mixtes après calcination pour les faibles teneurs en cobalt. L’étude de la dispersion des phases oxydes a conduit à montrer que le fer est toujours mieux dispersé que le cobalt quelque soit le catalyseur ou le support utilisé. De plus, sur le support alumine les matériaux sont mieux dispersés, avec des tailles de cristallites plus faibles. L’originalité de ces travaux repose sur l’établissement d’une étude Operando, durant laquelle nous avons pu confirmer la particularité de nos matériaux mixtes CoFe. En effet, ces derniers, présentent une faible sensibilité aux phénomènes de frittage des particules métalliques de cobalt, contrairement aux matériaux monométalliques. Par ailleurs les matériaux mixtes présentent une activité intermédiaire à celle des matériaux classiques monométalliques pour la réaction Fischer-Tropsch.

The work exposed in this manuscript concerns the preparation of monometallic and bimetallic catalysts containing cobalt and iron supported on alumina and silica for the synthesis Fischer-Tropsch. The catalysts denoted xCoyFe/Al2O3 or SiO2 have a total mass content of 10% for various values of the Co/Fe ratio (x and y = 0; 2.5; 5; 7.5; 10 and x+y = 10%). Thus, these catalysts were prepared by wetness impregnation and were characterized at different stages of their preparations by various physicochemical and spectroscopic techniques of characterization. The major part of this study concerns the germination of the oxides phases and the genesis of the active phases of mixed materials. The samples monometallic represent the solid references for this study. From decompositions of XANES and XPS spectra, we proposed the presence of a CoFe alloy on mixed catalysts after calcination for the low cobalt contents. A better dispersion is observed for iron compared with cobalt whatever the support used. Moreover, on the alumina support, iron and cobalt are better dispersed with lower crystallite sizes. The originality of this work consists with the Operando study, which allowed to confirm the characteristic of our mixed materials CoFe. Indeed, the latter, have a low sensitivity of sintering of the cobalt metal particles, contrary to materials monometallic. These mixed materials present an intermediate activity compared with those of monometallic materials for the Fischer-Tropsch reaction.