Vers une meilleure connaissance des propriétés acides des catalyseurs hétérogènes en présence d’eau : application à la déshydratation d’alcools biosourcés en oléfines

Investigation of water effects on heterogeneous acid catalysts : application to bio-alcohols dehydration into olefins

• Auteur / Autrice : Zoé Buniazet
• Direction : Stéphane Loridant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie. Catalyse
• Date : Soutenance le 10/11/2016
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherches sur la Catalyse et l'Environnement de Lyon (Villeurbanne, Rhône)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Daniele
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Amandine Cabiac, Sylvie Maury, Nikolai Nesterenko
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Françoise Maugé, Yannick Pouilloux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomasse

Pétrochimie

Catalyse hétérogène

Alcènes

Mots clés libres

Catalyse acide

Effet de l'eau

Mesures d'acidité in situ

Bioalcools

Oléfines

Déshydratation

Acidic catalyst

Water effects

In situ acidity measurements

Bioalcohols

Olefins

Dehydration

Résumé

La valorisation de la biomasse en molécules plateformes, telles que les oléfines pour l'industrie des polymères, rend nécessaire l'adaptation des catalyseurs utilisés en pétrochimie à la transformation de composés fortement hydratés. Ces travaux de thèse ont permis de développer une méthode de caractérisation complète des catalyseurs acides en présence d'eau et en conditions réactionnelles. Cette méthode combine un examen des propriétés catalytiques en étudiant l'effet de l'eau sur des paramètres tels que le temps de contact, la température ou le vieillissement du catalyseur, mais aussi des propriétés physico-chimiques en étudiant la structure et la texture des catalyseurs usés et une études des sites acides en présence d'eau et en température. L'évolution de sites acides a été mesurée par FTIR in situ sous flux continu de NH3 et H2O. Les éventuelles compétitions d'adsorption entre H2O et NH3 mais aussi entre H2O et le réactif ont été estimées par la mesure des chaleurs d'adsorptions de ces espèces. Des oxydes d'intérêt (SnO2/SiO2, WO3/SiO2, TiO2/SiO2 et H4SiW12O40/SiO2) ont été synthétisés. Ces oxydes ont été caractérisés finement, notamment au niveau de leur acidité (utilisation de quatre molécules sondes différentes)

The use of biomass to obtain platforms molecules such as olefins for the polymer industry, require an adaptation of the catalysts already used in petrochemical processing for the conversion of highly hydrated compounds. During this project we developed a method for acid catalysts characterization in the presence of water and in reaction conditions. This method combines an analysis of catalytic properties by studying the effect of water on parameters such as contact time, temperature, or aging of the catalyst, but also of physicochemical properties in studying the structure and texture of spent catalysts and a study of the acid sites in the presence of water and temperature. The acid sites evolution of was measured by FTIR in situ under continuous flow of NH3 and H2O. The possible competition of adsorption between H2O and NH3 but also between H2O and the reactant were estimated by measuring the heat of adsorption of these species. Oxides of interest (SnO2 / SiO2, WO3/SiO2, TiO2/SiO2 and H4SiW12O40 / SiO 2) were synthesized. These oxides have been finely characterized, particularly in terms of their acidity (using four different probes molecules)