Transformation du glycérol par catalyse hétérogène : aspects théoriques et expérimentaux
Auteur / Autrice : | Florian Auneau |
Direction : | Catherine Pinel, Françoise Delbecq |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie organique |
Date : | Soutenance le 17/10/2011 |
Etablissement(s) : | Lyon 1 |
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) - Laboratoire de chimie. Lyon (2003-….) |
Jury : | Président / Présidente : Henry Chermette |
Examinateurs / Examinatrices : Philippe Marion | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Sébastien Filhol, Alberto Marinas |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Cette thèse s’intéresse à la conversion du glycérol en acide lactique (AL) et 1,2-propanediol (1,2-PDO) par catalyse hétérogène. Le mécanisme de la réaction fait débat, particulièrement au sujet de la première étape, qui peut être une déshydratation ou une déshydrogénation. Il est attendu que ces étapes élémentaires soient influencées par le pH et la nature de l’atmosphère. Ces paramètres ont donc été étudiés expérimentalement, en présence d’un catalyseur au rhodium supporté sur charbon. D’autre part, il y avait un manque de connaissances sur le comportement du glycérol à la surface métallique du catalyseur. Une approche théorique sur une surface modèle a donc été mise en oeuvre dans le champ de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), pour examiner les étapes élémentaires et calculer les états de transition correspondants. La combinaison de ces études a montré que la déshydrogénation du glycérol en glycéraldéhyde est la première étape de la réaction sur le catalyseur Rh/C en milieu basique sous atmosphère d’hélium et d’hydrogène. Cette étude a ensuite été étendue à un catalyseur iridium supporté sur charbon, qui a mené à de meilleurs rendements en 1,2-PDO et AL. L’utilisation de ce métal supporté sur carbonate de calcium a permis d’améliorer le rendement en AL, mais l’activité est plus faible. Cependant, ce catalyseur s’est révélé relativement actif dans l’eau à pH neutre, ce qui pourrait conduire à une synthèse plus verte de l’AL. Enfin, les aspects prédictifs de la chimie théorique ont été examinés, pour voir si la réactivité de ce polyol complexe (du point de vue de la chimie théorique) pouvait être modélisée par celle d’un monoalcool sur la surface.