Etude de systèmes oxydes binaires à base de vanadium et de cérium pour la combustion catlytique des particules carbonées PDF Download
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Author: Joseph Matta
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Languages : fr
Pages : 332
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Book Description
Les oxydes de cérium et de vanadium présentent d'intéressantes propriétés catalytiques dans les réactions d'oxydation. Dans le but d'évaluer le comportement catalytique vis-à-vis de l'oxydation de particules carbonées, des systèmes oxydes renfermant à la fois les éléments vanadium et cérium ont été préparés par la méthode d'imprégnation. Les systèmes V-Ce-O, ainsi synthétisés ont été caractérisés aux deux états ; oxydé et réduit en utilisant différentes techniques physico-chimiques : DRX, TG-DSC, spectroscopie Raman, RMN de 51V MAS, RPE, SPX, RTP et OTP. Des informations essentielles sur la nature et la stabilisation des différentes espèces de vanadium à la fois en fonction de la teneur en vanadium mais aussi en fonction de la température de traitement des catalyseurs, ont été tirées. Ainsi, pour une faible teneur en vanadium, des chaînes polymériques V-O-V ont été observées. Elles sont en forte interaction avec la cérine et présentent relativement une bonne stabilité dans le domaine de température de 400-550°C. En augmentant la concentration en vanadium, des espèces de surface de type tétraédrique et des cristaux de type V2O5 sont mis en évidence et évoluent, à des températures élevées (>500°C), vers la formation de la phase mixte d'orthovanadate de cérium CeVO4. Ce phénomène a lieu en présence d'un électron piégé dans une vacance d'oxygène proche de la phase CeVO4 et qui peut être considéré comme une sonde de la présence de cette dernière. En ce qui concerne le comportement redox des échantillons, il s'avère que pour une faible teneur en vanaduim, les espèces V-O-V et V2O5 en interaction avec CeO2, sont facilement réductibles tandis que leur réoxydation est partielle et lente. A l'inverse, pour une plus forte teneur en vanadium, les échantillons présentent le même comportement redox que les phases CeVO4 et V2O5 ; à savoir une réduction difficile et une réoxydation plus facile. Néanmoins, il a été mis en évidence qu'une réduction des ions vanadium est facilitée en présence de la cérine et vice versa. Ensuite la réactivité des catalyseurs à base de vanadium et de cérium pour la réaction d'oxydation d'une suie modèle (le noir de carbone)̀ a été évaluée. tous les solides testés se sont révélés actifs et sélectifs en CO2. D'autre part, un effet bénéfique de l'hydratation a été mis en évidence à la fois sur la réactivité et sur la vitesse d'oxydation des échantillons quand ceux-ci contiennent la phase pentoxyde de vanadium (V2O5). En dernier lieu, l'influence des oxydes d'azote (N2O, NO), introduit au mélange gazeux lors des tests, a été suivie. Dans ce cas, l'obtention de vitesse d'oxydation plus élevée en présence de N2O est clairement mise en évidence.
Author: Joseph Matta
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Languages : fr
Pages : 332
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Les oxydes de cérium et de vanadium présentent d'intéressantes propriétés catalytiques dans les réactions d'oxydation. Dans le but d'évaluer le comportement catalytique vis-à-vis de l'oxydation de particules carbonées, des systèmes oxydes renfermant à la fois les éléments vanadium et cérium ont été préparés par la méthode d'imprégnation. Les systèmes V-Ce-O, ainsi synthétisés ont été caractérisés aux deux états ; oxydé et réduit en utilisant différentes techniques physico-chimiques : DRX, TG-DSC, spectroscopie Raman, RMN de 51V MAS, RPE, SPX, RTP et OTP. Des informations essentielles sur la nature et la stabilisation des différentes espèces de vanadium à la fois en fonction de la teneur en vanadium mais aussi en fonction de la température de traitement des catalyseurs, ont été tirées. Ainsi, pour une faible teneur en vanadium, des chaînes polymériques V-O-V ont été observées. Elles sont en forte interaction avec la cérine et présentent relativement une bonne stabilité dans le domaine de température de 400-550°C. En augmentant la concentration en vanadium, des espèces de surface de type tétraédrique et des cristaux de type V2O5 sont mis en évidence et évoluent, à des températures élevées (>500°C), vers la formation de la phase mixte d'orthovanadate de cérium CeVO4. Ce phénomène a lieu en présence d'un électron piégé dans une vacance d'oxygène proche de la phase CeVO4 et qui peut être considéré comme une sonde de la présence de cette dernière. En ce qui concerne le comportement redox des échantillons, il s'avère que pour une faible teneur en vanaduim, les espèces V-O-V et V2O5 en interaction avec CeO2, sont facilement réductibles tandis que leur réoxydation est partielle et lente. A l'inverse, pour une plus forte teneur en vanadium, les échantillons présentent le même comportement redox que les phases CeVO4 et V2O5 ; à savoir une réduction difficile et une réoxydation plus facile. Néanmoins, il a été mis en évidence qu'une réduction des ions vanadium est facilitée en présence de la cérine et vice versa. Ensuite la réactivité des catalyseurs à base de vanadium et de cérium pour la réaction d'oxydation d'une suie modèle (le noir de carbone)̀ a été évaluée. tous les solides testés se sont révélés actifs et sélectifs en CO2. D'autre part, un effet bénéfique de l'hydratation a été mis en évidence à la fois sur la réactivité et sur la vitesse d'oxydation des échantillons quand ceux-ci contiennent la phase pentoxyde de vanadium (V2O5). En dernier lieu, l'influence des oxydes d'azote (N2O, NO), introduit au mélange gazeux lors des tests, a été suivie. Dans ce cas, l'obtention de vitesse d'oxydation plus élevée en présence de N2O est clairement mise en évidence.
Author: Claire Pruvost-Bonnaillie
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Languages : fr
Pages : 237
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Les objectifs de ce travail sont de tester la réactivité et la sélectivité en CO2 de catalyseurs oxydes promus par des ajouts d'ions Cu2+ et/ou K+ mais aussi d'étudier le mécanisme d'oxydation des particules carbonées. Un dispositif alliant les analyses thermiques (gravimétriques et différentielles) et la chromatographie a permis de mesurer la réactivité et la sélectivité en CO2 des catalyseurs. Pour les oxydes purs, la réactivité et la sélectivité en CO2 respecte l'ordre CeO2>ZrO2>TiO2>Al2O3. Des conditions de contact important accroissent les interactions entre le carbone et l'oxyde, favorisant l'oxydation du carbone. Néanmoins, la présence d'oxygène gazeux au niveau de la surface d'échange entre le carbone et le catalyseur est essentiel pour amorcer la réaction de combustion. Lors de l'étude des oxydes promus par des ajouts d'ions Cu2+, il a été montré que les ions cuivriques assurent un effet promoteur de contact entre le carbone et le catalyseur et permettent également d'améliorer la sélectivité en CO2. Une augmentation importante de la réactivité du solide à base de TiO2 suite à l'ajout d'ions Cu2+ a pu être corrélée à la présence de CuO au sein du catalyseur Cu/TiO2. L'action catalytique des espèces cuivriques répond aux caractéristiques d'un mécanisme rédox. Outre l'effet promoteur de contact et de sélectivité, la présence d'ions K+ sur les oxydes CeO2, Al2O3, TiO2 et ZrO2 permet essentiellement d'augmenter la vitesse d'oxydation du carbone. Enfin, un ajout conjoint des ions Cu2+ et K+ a été réalisé sur les oxydes TiO2 et ZrO2. Une amélioration notable de réactivité est obtenue sur K-Cu/ZrO2 en condition de faible contact et sur K-Cu/TiO2 en condition de fort contact. Cette observation a été reliée à la présence de CuO à la surface de K-Cu/TiO2, permettant un mécanisme rédox alors que sur K-Cu/ZrO2, les Cu2+ sont bien dispersés et ne participent pas à la réactivité. Les propriétés du potassium concernant sa capacité à augmenter la vitesse de combustion du noir de carbone sont conservées pour les deux oxydes ternaires.
Author: Renaud Cousin
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Languages : fr
Pages : 198
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DANS LE BUT D'ASSOCIER LES PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES ET CATALYTIQUES DES ELEMENTS CUIVRE, VANADIUM ET CERIUM, NOUS AVONS PREPARE PAR IMPREGNATION, DIFFERENTS OXYDES BINAIRES ET TERNAIRES RASSEMBLANT CES ELEMENTS. LES SOLIDES AINSI SYNTHETISES ONT ETE CARACTERISES PAR LES TECHNIQUES SUIVANTES : DIFFRACTION DES RAYONS X (DRX), ANALYSE THERMIQUE (DSC-TG), RESONANCE PARAMAGNETIQUE ELECTRONIQUE (RPE), RESONANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE (RMN DU 5 1V) ET SPECTROSCOPIE DE PHOTOELECTRONS INDUITS PAR RAYONS X (SPX). A HAUTES TEMPERATURES DE CALCINATION (>500\C), LA FORMATION DE LA PHASE D'ORTHOVANADATE DE CERIUM (CEVO 4) A ETE OBSERVEE DANS LE CAS DES OXYDES TERNAIRES CU-V-CE POSSEDANT UNE TENEUR EN VANADIUM SUPERIEURE OU EGALE A CELLE DU CUIVRE. CETTE PHASE SE FORME A PARTIR DES PHASES D'OXYDE DE CERIUM (CEO 2) ET DE PENTOXYDE DE VANADIUM (V 2O 5) VIA UNE ETAPE INTERMEDIAIRE DANS LAQUELLE UN ELECTRON EST PIEGE DANS LES MATRICES OXYDES. LA PRESENCE DE VANADIUM DANS LES OXYDES TERNAIRES CU-V-CE PERMET UN ENRICHISSEMENT DE LA SURFACE EN CUIVRE SOUS FORME DE CUO. L'IMPREGNATION DE CUIVRE ET DE VANADIUM SUR UN SUPPORT CERINE POSSEDANT UNE FAIBLE AIRE SPECIFIQUE PERMET D'OBTENIR UN CATALYSEUR DONT LA SURFACE PRESENTE UNE CONCENTRATION ELEVEE EN PHASE ACTIVE. AINSI, LA PRESENCE DE VANADIUM SOUS FORME DE V 2O 5 (ET NON CEVO 4) AMELIORE L'ACTIVITE DE LA REACTION DE COMBUSTION DU NOIR DE CARBONE MAIS AVEC UNE FORMATION SIGNIFICATIVE DE MONOXYDE DE CARBONE (CO). CEPENDANT, CELLE-CI EST FORTEMENT ATTENUEE PAR LA PRESENCE DE CUIVRE SOUS LA FORME DE CUO. LES DEUX ELEMENTS SONT DONC NECESSAIRES POUR UNE COMBUSTION PROPRE DU NOIR DE CARBONE. DE PLUS, UNE ETUDE PAR RPE D'UNE SUIE ADDITIVEE A ETE REALISEE. ELLE REVELE QUE LA PRESENCE D'UN ADDITIF AU CERIUM DANS LA SUIE RENFORCE LES INTERACTIONS ENTRE LES ESPECES RADICALAIRES OXYGENEES OU NON ET LE CARBONE. CES ESPECES SONT DONC STABILISEES PAR LA PRESENCE DE L'ADDITIF ET FAVORISENT AINSI LA REACTIVITE DE CETTE SUIE.
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Le but de ce travail de thèse, était, d'une part, d'étudier l'activité catalytique des nouveaux complexes de vanadium pour la fonctionnalisation oxydante d'alcanes (le méthane inclus) et, d'autre part, d'élargir l'étude aux complexes de fer dans l'esprit de modeler des enzymes monooxygénases. Deux polyoxomolybdates contenant des atomes de vanadium(V) ont été testés comme catalyseurs pour l'oxydation des alcanes utilisant de l'eau oxygénée et de l'air comme oxydants. Cinq nouveaux complexes de vanadium(IV) et (V) ont été synthétisés et analysés par les techniques spectroscopiques courantes (IR, RMN, MS), par microanalyses, et ses structures ont été obtenues lors des analyses par diffraction des rayons X. Ces complexes ont été testés comme catalyseurs pour l'oxydation des alcanes en utilisant de l'eau oxygénée et de l'air comme oxydants. Un nouveau système catalytique, qui utilise l'acide peroxyacetique comme oxydant et un composé de vanadium comme catalyseur, a été testé avec succès dans l'oxydation des alcanes, et l'étude cinétique complète nous a conduit à proposer un mécanisme catalytique. Trois sels de fer(III) ont été testés comme catalyseurs pour l'oxydation des alcanes et une étude cinétique complète a suggéré que le mécanisme catalytique n'était pas le même pour les trois sels. Deux complexes dinucléaires de fer(III) contenant des ligands chelatants N- et N, O- ont été aussi testés avec succès comme catalyseurs pour l'oxydation des alcanes avec de l'eau oxygénée et l'air comme oxydants. Les résultats obtenus concluent que ces deux complexes peuvent être considérés comme modèles fonctionnels pour des enzymes monooxygénases, comme le méthane monooxygénase et l'hémérythrine.
Author: Elias Saab
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Languages : fr
Pages : 190
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Les particules carbonées sont une des sources de la pollution atmosphérique. Leur collecte se fait par des filtres à particules suivie par leur élimination par voies catalytiques ou thermiques. Une autre possibilité pour la réduction de la pollution atmosphérique sera de s’orienter vers des sources d’énergies propre en remplacement des énergies fossiles. Dans ce but, des catalyseurs à base de cérium, aluminium et manganèse ont été étudiés dans la combustion du noir de carbone ainsi que dans la réaction de vaporeformage du méthanol afin de produire de l’hydrogène pour les piles à combustibles. Concernant la combustion du noir de carbone, deux types de contacts entre les particules de carbone et le catalyseur ont été étudiés. Le contact faible et le contact fort. Le noir de carbone est caractérisé par la présence de centres paramagnétiques intrinsèques qui sont sensibles à l’oxygène de l’air. La formation de nouvelles espèces attribuables à des spins paramagnétiques localisés à l’interface du catalyseur-NC, est mise en évidence suite au contact fort entre les deux solides. Dans ces conditions, la cérine et contrairement à l’alumine, se montre performante dans la réaction de combustion du noir de carbone. Des catalyseurs xMn/Ce et xMn/Al (x allant de 10-4 à 1) ont été préparés et activés à 600°C. L’ajout de manganèse améliore la réactivité catalytique de ces solides vis-à-vis de la combustion du noir de carbone. L’augmentation de la teneur en manganèse rend l’oxydation du noir de carbone possible à des températures proches de celles obtenues dans un pot d’échappement. Les catalyseurs présentent essentiellement la phase Mn2O3 à leur surface avec une présence plus marquée d’espèces Mn(II) dans le cas de l’alumine par rapport à la cérine. La mise en contact du noir de carbone avec le manganèse déposé sur la cérine provoque la réduction des espèces manganèse et contribue à la réactivité de ces solides. La faible réactivité des catalyseurs Mn/Al a été expliquée par la forte stabilité des espèces manganèse se trouvant sur l’alumine. Tout ces catalyseurs sont totalement sélectifs pour la formation du CO2. Les performances catalytiques de ces solides utilisés dans la réaction de vaporeformage du méthanol pour la production de l’hydrogène gazeux, restent en dessous de celles obtenues pour des catalyseurs à bases d’oxydes de métaux de transition (Cr, Co, Ni, Mo,...) considérés comme l’état de l’art actuel dans ce domaine. Néanmoins, des catalyseurs à base de cuivre imprégné sur un système binaire cérine-alumine, se montrent très performants et prometteurs pour la production de H2 alimentant les piles à combustibles.
Author: JOEL.. LE BARS
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Languages : fr
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Book Description
LE VANADIUM EST UN METAL DE TRANSITION COURAMMENT RENCONTRE EN CATALYSE HETEROGENE D'OXYDATION MENAGEE. LA MODIFICATION DES PROPRIETES CATALYTIQUES DU PENTOXYDE DE VANADIUM EN LE DISPERSANT SUR LA SURFACE D'UN AUTRE OXYDE EST A LA BASE DU DEVELOPPEMENT D'UNE IMPORTANTE CLASSE DE CATALYSEURS: LES MONOCOUCHES D'OXYDES DE VANADIUM. DE NOUVELLES INTERFACES ET PAR CONSEQUENT DE NOUVEAUX SITES ACTIFS PEUVENT ETRE GENERES SUR CES SYSTEMES CATALYTIQUES. DANS UN PREMIER TEMPS NOUS AVONS ETUDIE LA DESHYDROGENATION DE L'ETHANE EN PRESENCE D'OXYGENE SUR LE PENTOXYDE DE VANADIUM MASSIQUE. NOUS AVONS CARACTERISE SA REDUCTIBILITE PAR L'ETHANE ET L'ETHYLENE, AINSI QUE SON ACIDITE. PUIS NOUS AVONS MONTRE COMMENT LA REACTIVITE, LES PROPRIETES REDOX ET ACIDO-BASIQUES DE CET OXYDE METALLIQUE SONT MODIFIEES PAR LA PRESENCE D'UN SUPPORT (SILICE, ALUMINE). ENFIN, L'EFFET D'AJOUT ALCALIN (DIOXYDE DE POTASSIUM) A ETE ETUDIE SUR L'UN DE CES TYPES DE CATALYSEUR. L'ETUDE S'APPUIE LARGEMENT SUR DES TECHNIQUES EXPERIMENTALES DE TESTS CATALYTIQUES DYNAMIQUE ET PULSE, ET D'ADSORPTION DE MOLECULES SONDES. UNE PLACE PRIVILEGIEE EST ACCORDEE A LA MICROCALORIMETRIE COUPLEE A UNE TECHNIQUE D'ANALYSE QUANTITATIVE (VOLUMETRIE, THERMOGRAVIMETRIE, CHROMATOGRAPHIE). L'ENSEMBLE DES RESULTATS MONTRE QUE LA DESHYDROGENATION OXYDANTE DE L'ETHANE EST UNE REACTION SENSIBLE A LA STRUCTURE DE SURFACE DU CATALYSEUR. LE CATALYSEUR LE PLUS APPROPRIE ETUDIE EST LE SYSTEME V#2O#5/AL#2O#3. IL PRESENTE UN CARACTERE ACIDE SUFFISAMMENT PRONONCE, ET TRAVAILLE SOUS FORME OXYDEE, L'OXYGENE RETICULAIRE ETANT SA SOURCE PREMIERE D'ATOMES D'OXYGENE POUR REALISER LA CONVERSION DE L'ETHANE EN ETHYLENE
Author: Aissa Aissat
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Languages : fr
Pages : 163
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Book Description
La maîtrise des émissions atmosphériques de composés organiques volatils (COV), de particules carbonées et d’oxydes d’azote (NOx) constitue une préoccupation commune à de nombreuses industries utilisant des procédés de combustion. Au niveau des moyens de remédiation, les procédés catalytiques ne prennent pas suffisamment en compte la présence simultanée de ces polluants dans l’effluent à traiter. Cette étude a pour objectif d’évaluer les performances de matériaux à base d’oxydes de métaux de transition, cuivre (Cu) ou cobalt (Co), supportés sur oxyde de zirconium (ZrO2) pour l’élimination simultanée du toluène et de particules carbonées en présence de NOx. L’introduction de promoteurs alcalins dans les solides a été envisagée et l'ensemble des matériaux catalytiques a fait l'objet d'une caractérisation physico-chimique appropriée. L’activité des catalyseurs dépend de la nature des espèces oxydes de Co ou Cu en surface du support ZrO2. Les espèces dispersées d’oxyde de métal de transition sont très actives en oxydation du toluène. Par ailleurs, ces mêmes oxydes présents sous forme de cristallites, associés à un alcalin ayant un effet promoteur de contact, sont performants dans la réaction d’oxydation de particules carbonées. Ce travail considère enfin l’effet des NOx gazeux, leur interaction avec les systèmes catalytiques considérés et leur capacité à participer à l’oxydation des COV et de particules carbonées.
Author: Carole Decarne
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Languages : fr
Pages : 404
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Book Description
Dans ce travail les propriétés catalytiques de solides à base d'oxydes de cuivre, de cérium et d'aluminium ont été évaluées dans la réaction de combustion du Noir de Carbone (NC) et d'oxydation du monoxyde de carbone. De plus, une étude du vieillissement des catalyseurs vis-à-vis de la combustion du NC a été menée. Il s'avère que le système Ce-Al-O est performant vis-à-vis de la combustion du NC. L'introduction de cuivre en faible teneur au système n'entraîne pas de modifications notables de la réactivité du solide vis-à-vis de cette réaction. Seule l'augmentation de la teneur en cuivre améliore les propriétés catalytiques du système. Cette amélioration est probablement liée à la formation de CuO massique pour de forte teneur en cuivre. En effet, cette espèce est très réactive vis-à-vis de la combustion du NC, beaucoup plus que le cuivre dispersé habituellement observé pour les solides à faible teneur en cuivre. Le mécanisme réactionnel de combustion du NC en présence de solides à base de cuivre passe par une réaction de réduction du cuivre, ce dernier retrouvant son état initial à la fin de la combustion...
Author: S. David Jackson
Publisher: Walter de Gruyter GmbH & Co KG
ISBN: 3110543753
Category : Science
Languages : en
Pages : 326
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Book Description
This book gives a comprehensive overview of modern hydrogenation methods used in organic synthesis. In clearly structured chapters, the authors cover the catalysts, scope and limitations of their application, and the techniques for hydrogenation of carbon-carbon, carbon-heteroatom and heteroatom-heteroatom multiple bonds.
Author: S. Ted Oyama
Publisher: American Chemical Society
ISBN:
Category : Language Arts & Disciplines
Languages : en
Pages : 490
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Book Description
Discusses the most recent advances in the theories and concepts of selective oxidation technology. Examines the synthesis, characterization, and performance of new catalytic materials used in the oxidation of hydrocarbons in the range of C[1 to C[4. Highlights the use of transition metal oxides in one of several redox states in industrial oxidation processes. Also presents state-of-the-art developments in engineering and applications to new processes.
