Développement de nouvelles voies de synthèse en micro-réacteurs plasmas gaz/liquide
Auteur / Autrice : | Pierre-Alexandre Royoux |
Direction : | Michaël Tatoulian, Christophe M Thomas |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Energétique, génie des procédés |
Date : | Soutenance le 01/04/2021 |
Etablissement(s) : | Université Paris sciences et lettres |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris (2000-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut de recherche de chimie Paris - Institut de recherche de chimie Paris |
établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure de chimie (Paris) | |
Jury : | Président / Présidente : Janine Cossy |
Examinateurs / Examinatrices : Michaël Tatoulian, Christophe M Thomas, Xavier Duten, Didier Léonard, Ali Abou-Hassan, Stéphanie Ognier, Cyril Ollivier | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Duten, Didier Léonard |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Pour produire plus proprement et moins cher, les industries chimiques peuvent : optimiser des procédés, développer des voies de synthèse et/ou des procédés innovants. Proposant la voie disruptive de la synthèse plasma à la performance de la microfluidique, les microréacteurs à activation plasma de l’équipe 2PM-IRCP promettent une synthèse verte, sans catalyseur, dans des conditions de température et de pression douces, voir sans solvant.Après les précédents travaux d’amination et d’oxydation plasma de l’équipe, cette thèse propose l’exploration de nouvelles réactivités au sein du même réacteur (Biflow) avec une méthodologie et une robustesse du procédé renforcées. Deux axes ont été privilégiés : l’oligomérisation des alcènes linéaires (1-hexène et 1-dodecène) sous des plasmas divers (Ar, He, O2, H2), et la fonctionnalisation de molécules par les plasmas O2 (puis H2, en ouverture).La synthèse d’oligomères a été confirmée avec des chaînes courtes (≈10 unités de répétition). L’importance de la volatilité du monomère et de la localisation (phase gaz/liquide) des molécules a été souligné. Puissance, temps de séjour, pression et nature du gaz plasmagène ont également été reportés comme étant autant de leviers de contrôle de la réactivité.Les études de fonctionnalisations par plasma O2 ont permis l’oxydation d’alcanes linéaires, d’alcanes cycliques, de composés aromatiques, d’amines ou de dérivés halogénées. A nouveau, la volatilité des molécules s’est avérée déterminante, celle-ci conditionnant parfois la nature des produits obtenus. La température, le ratio de débit gaz-liquide, la puissance ou le couplage UV-Plasma in situ ont été proposés comme des outils de contrôle de la réactivité.La mise en évidence de plusieurs voies de synthèses aux rendements et sélectivités satisfaisantes, de la versatilité du réacteur et de ses deux sites réactionnels différents (gaz/liquide), ou de la possibilité du contrôle des réactivités par les paramètres expérimentaux sont autant de conclusions satisfaisantes à ces travaux, et d’ouvertures à de futures applications industrielles.