Thèse soutenue

Synthèse de nano-catalyseurs hybrides à base de cobalt pour la catalyse Fischer-Tropsch
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Auteur / Autrice : Justine Harmel
Direction : Aikaterini SoulantikaPhilippe Serp
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie Organométallique et de Coordination
Date : Soutenance le 27/10/2016
Etablissement(s) : Toulouse, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de la Matière
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique et Chimie de Nano-Objets - Laboratoire de chimie de coordination - Laboratoire de physique et chimie des nano-objets / LPCNO - Laboratoire de chimie de coordination / LCC
Jury : Président / Présidente : Montserrat Gomez simon
Examinateurs / Examinatrices : Aikaterini Soulantika, Philippe Serp, Marc Respaud
Rapporteurs / Rapporteuses : Cyril Godard, Jean-Yves Piquemal

Résumé

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En raison de la raréfaction des ressources de pétrole et des variations des prix avec le contexte géopolitique, la réaction de catalyse de Fischer-Tropsch qui permet la production d’hydrocarbures à partir du mélange syngas des gaz CO et H2 en présence d’un catalyseur à base de fer ou de cobalt, présente aujourd’hui un regain d’intérêt tant de la part des industriels que des académiques. Bien que découverte en 1923 par les allemands Franz Fischer et Hans Tropsch, les mécanismes qui entrent en jeu lors de cette réaction et les paramètres importants des propriétés des catalyseurs demeurent encore incertains. Dans ce contexte, les travaux présentés dans cette thèse visent à étudier l’impact de paramètres tels que la structure cristallographique et la forme de nano-objets de cobalt, phase active du catalyseur pour cette réaction. Ceci passe par la synthèse de catalyseurs modèles à base de nano-objets de cobalt et l’étude de leurs propriétés catalytiques. Dans un premier temps, la préparation d’un catalyseur à base de cobalt présentant une structure cristallographique hcp et une morphologie anisotrope a été réalisée, via une voie de synthèse par décomposition d’un précurseur organométallique de cobalt, conduisant à la formation de nano-objets de cobalt anisotropes. Puis, des tests catalytiques ont été réalisés en réacteur slurry, en collaboration avec un partenaire industriel, l’IFP-EN. Cela a permis la réalisation de tests Fischer-Tropsch en conditions proches des conditions industrielles réelles. Ces études ont permis de mettre en évidence la très grande stabilité de ces catalyseurs en comparaison à des catalyseurs de référence.Enfin, différents catalyseurs à base de cobalt, supportés sur des supports originaux de type macrostructurés permettant une meilleure gestion des échanges thermiques de la réaction, ont été préparés et leurs propriétés catalytiques étudiées sur un réacteur de type lit-fixe, mis en œuvre durant cette thèse.