Nanoparticules bimétalliques combinant propriétés catalytiques et physiques pour la valorisation du CO2 et de la biomasse
Auteur / Autrice : | Deborah De Masi |
Direction : | Bruno Chaudret, Lise-Marie Lacroix |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie Organométallique et de Coordination |
Date : | Soutenance le 13/11/2019 |
Etablissement(s) : | Toulouse, INSA |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-objets - Laboratoire de physique et chimie des nano-objets / LPCNO |
Jury : | Président / Présidente : Adnen Mlayah |
Examinateurs / Examinatrices : Bruno Chaudret, Lise-Marie Lacroix, Carmen Claver, Alain Roucoux, Hélène Olivier-Bourbigou | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Carmen Claver, Alain Roucoux |
Mots clés
Résumé
Les réactions réalisées en catalyse hétérogène nécessitent des températures et pressions élevées. Une façon originale pour améliorer ces conditions de réaction est de générer des températures élevées directement à la surface des catalyseurs par des stimuli physiques (magnétiques ou plasmoniques). L’objectif de cette thèse a été la mise en place de la synthèse de nanoparticules complexes combinant des propriétés physiques et des propriétés catalytiques. Ainsi, deux types de nanoparticules ont été synthétisées, des nanoparticules de fer-nickel pour le chauffage magnétique et des nanoparticules bimétalliques or-ruthénium pour le chauffage plasmonique. Dans le contexte actuel de développement durable et de stockage des énergies renouvelables, nous avons étudié deux réactions catalytiques : la réaction de Sabatier et l’hydrodésoxygénation de molécules plateformes issues de la biomasse lignocellulosique. Sous champ magnétique, la génération au voisinage des nanoparticules de fer-nickel de très hautes températures a permis de créer un environnement hétérogène à la surface des nanoparticules. Ainsi, la conversion totale du furfural et de l’hydroxyméthylfurfural en biocarburants (le méthylfurane et le diméthylfurane) a pu être réalisée en solution dans des conditions très douces. Les propriétés de chauffe et les propriétés catalytiques des nanoparticules de fer-nickel ont permis d’activer la réaction de Sabatier, et d’atteindre pour la première fois des rendements en méthane de 100 %. Dans la même optique, les propriétés plasmoniques et catalytiques des nanoparticules d’or-ruthénium ont été étudiées pour la réaction de Sabatier. Un couplage entre chauffage classique et irradiation lumineuse a permis de mettre en évidence un effet synergique entre le ruthénium et l’or pour l’activation de la réaction.