Thèse soutenue

Activation et conversion de l'ammoniaque par ultrasons à haute fréquence : applications dans la synthèse d'hydrazine et la réduction d'oléfines
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Anaelle Humblot
Direction : François JérômePrince Nana Amaniampong
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie Organique, Minérale, Industrielle
Date : Soutenance le 18/10/2022
Etablissement(s) : Poitiers
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie, Écologie, Géosciences et AgroSciences Théodore Monod (Poitiers)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers (2012-....) - Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers / IC2MP
faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
Jury : Président / Présidente : Karine de Oliveira Vigier
Examinateurs / Examinatrices : Dirk E. De Vos, Sergueï Nikitenko
Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Chaudret, Elsje Alessandra Quadrelli

Résumé

FR  |  
EN

L'hydrazine (N₂H₄) est un produit chimique important dans notre société, que ce soit pour la synthèse organique ou à des fins énergétiques. La conversion directe de l’ammoniac (NH₃) en hydrazine est très intéressante mais reste difficile car la dégradation de l'hydrazine est thermodynamiquement favorisée par rapport au clivage de la liaison N-H de l’ammoniac, qui est la première étape de la conversion de l'ammoniac en hydrazine. Par conséquent, tout catalyseur capable d'activer NH₃ décomposera inévitablement N₂H₄. Nous montrons ici que les bulles de cavitation, créées par irradiation ultrasonique d’une solution aqueuse d’ammoniaque à haute fréquence, agissent comme des microréacteurs capables d'activer et de convertir NH₃ en radicaux NH, sans catalyseur métallique, conduisant à la production de N₂H₄ à l'interface bulle-liquide. L'hydrazine produite reste en solution, maintenue à une température proche de 30 °C, ce qui empêche sa dégradation thermique. L'hydrazine est également un agent réducteur intéressant pour l'hydrogénation des alcènes, une alternative à l’utilisation de haute pression d'hydrogène. Comme il a été montré que l'hydrazine peut être produite à partir d'ammoniac sous irradiation ultrasonore, la possibilité de réduire un alcène directement à partir d'ammoniac sous ultrasons à haute fréquence est présentée ici. En effet, NH₃ peut agir comme un transporteur d'hydrogène : son activation dans les bulles de cavitation conduit à la formation de radicaux NH qui peuvent se recombiner pour former le diimide N₂H₂ qui induit la réduction des alcènes en alcanes. La réduction de la double liaison C=C en utilisant l'ammoniac comme agent réducteur est réalisée dans l'eau, ne nécessite pas l'utilisation d'un catalyseur métallique, et les seuls coproduits sont N₂ et H₂.