ROYER Sebastien

Professor

Contato

Université de Poitiers SFA-IC2MP
Bâtiment B27 – Gabinete 237
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86022 POITIERS
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Tópicos de Pesquisa

Sínteses óxidos e óxidos mistos de massa (complexação, coprecipitação, combustão, não aquosos rotas …)

Síntese de suportes porosos para a catálise

Optimização de técnicas de deposição das fases activas de óxido / óxido misto

Espécies reativas de oxigênio e rede de óxidos de superfície

Catálise Ambiental

E1. Massa de óxidos mistos

Perovskitas são compostos mistos de fórmula geral ABC3, alguns compostos são conhecidos desde os anos 70 para as suas actividades na oxidação de compostos orgânicos voláteis (Voorhoeve et ai, Science. 177 (1972) 353). Diferentes mecanismos de oxidação são definidas na literatura, através da reacção de oxidação é levada a cabo a baixa temperatura (tipicamente, no caso de a oxidação de álcoois de CO ou luz) ou a temperatura elevada (no caso da oxidação de hidrocarbonetos refractários como CH4). O estudo da mobilidade das espécies de oxigénio levou ao desenvolvimento de um modelo (Figura 1) fazendo a distinção entre:

– Mobilidade de oxigênio superfície

– Mobilidade de Oxigénio limites de grão, e descontinuidades na forma de cristais que se sabe serem preferenciais caminhos difusionais

– Mobilidade de oxigênio dos cristais do coração, ou oxigênio rede cristall

Royer et al. J. Catal. (2005)

A atividade de oxidação de CO correlaciona facilmente resposta superfície perovskita oxigênio. Ao contrário do que é observado para a oxidação de CO, a actividade de oxidação de metano é por sua vez ligado à mobilidade de oxigénio em treliça (3 e 3 ‘, a Figura 1).

No entanto, é difícil de obter com perovskite puro (isto é, um metal nobre não dopado) actividades comparáveis ​​aos obtidos com os catalisadores convencionais para a oxidação de Pt e / ou de Pd/Al2O3 (Royer et al. Catal. Today 117 (2006) 543 ). Infelizmente, a adição de metal nobre não fornece um melhoramento significativo na actividade catalítica. Resultados mais positivos foram obtidos por dopagem hexaaluminate estruturas de tipo (ABaAl10O19-y, com um Mn =, Co, Fe). Na verdade, alguns hexaaluminate substituído por metais de transição são conhecidos por apresentar actividades catalíticas interessantes para a alta temperatura de combustão de metano, e exibem excelente estabilidade térmica. A estabilidade térmica é também um problema recorrente quando se utiliza catalisadores com base em metal nobre. Assim, fomos capazes de obter algum metal nobre combinações (principalmente Pd) – hexaaluminate pseudo (Mn dopado) mostrou atividade catalítica iguais aos dos catalisadores convencionais Pd/Al2O3, mas não mostrou desativação observado como o catalisador para a clássica. A incorporação de metal nobre na estrutura de óxido misto está actualmente em curso (S. Laassiri, Catal. Sei. Technol. 2011). Estes materiais apresentam atividades catalíticas de baixa temperatura de oxidação melhorou muito.

E2. Síntese de suportes porosos para a catálise

Alumina é um meio amplamente utilizado na síntese e catálise heterogénea modos mesostructuring são muito menos comuns na literatura para a síntese de sílica. Entre os resultados obtidos em alumina incluem por exemplo o uso de alumina mesostructured com elevadas áreas superficiais específicas e morfologias (nodular fibrilar 2D porosidade hexagonal) (Bejenaru et ai. Chem. Mater. 21 (2009) 522). Assim, o uso do mesostructuring proporciona melhores propriedades físicas da alumina. É possível obter facilmente, após a calcinação a 600 ° C, as áreas de superfície específicas maiores do que 400 m2 / g, e com tamanhos de poro na gama dos mesoporos grandes (> 6 nm). Estas melhorias permitem a produção de MoS2 folhas de tamanho menor e, em alguns casos, alterar o grau de empilhamento destas folhas. Todos estes parâmetros podem melhorar drasticamente a atividade do catalisador.

Uma melhoria significativa na performance catalítica dos catalisadores CoMo-S foi obtida por reacção de HDS do gasóleo. Mais recentemente, temos desenvolvido em colaboração com a Universidade de Cardiff, um método de síntese para a obtenção de macro-mesoporosa alumina organizado para a síntese de biodiesel (Dacquin et al. J. Am. Chem. Soe. 131 (2009) 12896). De facto, vários estudos relataram problemas difusionais relacionados com o tamanho dos poros do catalisador, no caso desta aplicação. Assim, propõe-se que a adição de uma rede macroporosa de largura, e diminuir o comprimento dos canais de mesoporosos, permite a eliminação do problema e obter catalisadores mais activos.

Dacquin et al. J. Am. Chem. Soc. (2009)

Desenvolvemos também laboratório de titânio tipo composto em sílica mesostructured para aplicações de suporte, tais como hidrogenação / desidrogenação e hidrodessulfurização. Embora seja difícil preparar óxidos de titânio de elevada área superficial específica (> 200 m2 / g) termicamente estável (a temperaturas compatíveis para utilização em catálise heterogénea), é possível preparar compostos de titânio-sílica elevadas superfícies específicas. Estes compostos têm uma morfologia de anatase nanocristais disperso nos poros de uma sílica mesoporosa. Este trabalho foi realizado como parte de uma tese (M. Bom, Thesis, Universidade de Poitiers, 10/2010).
E3. Dispersão de óxidos e de óxido misto poroso
Uma das limitações encontradas no uso de misturas de óxidos no catalisador é geralmente pequena área de superfície específica obtida em tais compostos. O exemplo de perovskites fala como a obtenção de áreas de superfície superior a 20 m2 / g é raramente relatada na literatura. Estas áreas de superfície são geralmente pequenos, devido ao tamanho do cristalito maior do que 15-20 nm, por causa de temperaturas de calcinação elevadas necessárias para a cristalização da fase desejada.
No entanto, foi observado que a diminuição do tamanho do cristalito permitiu um aumento da área de superfície específica de sólidos, e em alguns casos, permitiu o aumento da actividade específica do óxido. Assim, a diminuição do tamanho dos cristalitos de LaCoO3 permitiu um aumento significativo da mobilidade do oxigénio treliça, um parâmetro chave para a obtenção de elevadas actividades catalíticas. Por conseguinte, é compreensível que o controlo do crescimento de cristais, com os seus valores de tamanho de meta de limitação inferiores a 10 nm, é um verdadeiro desafio para a área de catálise heterogénea.

Nanopartícula Bonne et al. Chem. Commun. (2011) exemplo óxido misto suportado sintetizados no laboratório. TEM imagem e EDX espectro obtido para Ce0.33Ni0.66Oy. A quantificação é dada em em.%
A abordagem que se desenvolveram no nosso laboratório é a de limitar o crescimento dos cristais em uma matriz inorgânica. Assim, uma série de posição perovskite lantânio baseada A e metais de transição na posição B, o tamanho de cristalito inferior a 5 nm foi preparado por um método de auto-ignição de um romance sílica mesostructured HMS-tipo (tendo um tamanho de poro de cerca de 3 nm). Os compostos obtidos têm sido extremamente activos do que os compostos de referência para a activação e difusão de oxigénio (Good et al. Chem. Commun. (2008)). Isto também foi verificado que a mobilidade de oxigénio está intimamente relacionada com o tamanho das partículas do óxido. Após estes trabalhos, sínteses semelhantes foram realizados em apoio da mais ampla porosidade mesostructured (até 9 nm tamanho de poro).

Palavras-chave :

sólidos mesoporosos, óxidos mistos, catálise ambiental, nanopartículas, de mobilidade de oxigênio

Contato

IC2MP
Edifício B27
Gabinete 237

Colaborações

  • Universidade de Ciências e Tecnologias de Lille, UCCS – Prof E. Payen, Pr JF Lamonier, Prof F. Dumeignil
  • Universidade Laval (Quebec, Canadá) – Professor Houshang Alamdari
  • Universidade de Cardiff (Grã-Bretanha), SMAC Laboratório – Prof Adam F. Lee, Professor Karen Wilson
  • Engenharia Universidade de Wuhan (China), Departamento de Meio Ambiente – Prof Zhang Hui
  • Universidade de Tecnologia Química (Pequim, China), Departamento de Engenharia Química – Prof Zhang Runduo
  • IFPEN, materiais Dpt divididas – Dr. L. Rolo
  • Universidade de Iasi (Roménia) – Prof A. Ungureanu e Prof E. Dumitriu

Responsabilidades

  • Desde 2009: Professor Associado do Departamento de Mineração, Metalurgia e Materiais – Université Laval (Quebec – Canada)
  • 2011: Pesquisa Habilitação – Universidade de Poitiers
  • 2012: Líder dos temáticas transversais “Materiais Naturais e de Síntese” IC2MP (Instituto de Química de materiais e ambientes de Poitiers)

Principais publicações

– S. Royer, X. Sécordel Mr. Brandhorst, F. Dumeignil, S. Cristol, C. Dujardin, M. Capron, E. Payen, J.-L. Dubois, Amorphous oxide as a novel efficient catalyst for selective oxidation of methanol directly to dimethoxymethane, Chem. Common. (2008) 865.

– N. Bejenaru, C. Lancelot, P. Blanchard, C. Lamonier, L. Rouleau, E. Payen, F. Dumeignil, S. Royer, Synthesis, characterization and catalytic performance of CoMo hydrodesulfurization catalysts supported novel mesoporous aluminas is, Chem. Mater. 21 (3) (2009) 522.

– J-P. Dacquin, J. Dhainaut, S. Royer, D. Duprez, K. Wilson, A. F. Lee, An efficient route to Obtain highly-organized mesoporous alumina-macroporous, J. Am Chem. Soc. 131 (2009) 12896.

– M. Good, D. Sellam Dacquin J.-P., A. F. Lee, K. Wilson, A. Cognini, P. Marecot, S. Royer, D. * Duprez, In-situ autocombustion as a simple and efficient route to synthesize nanocrystalline oxides and supported mixed-oxides, Chem. Common. 47 (2011) 1509.

– S. Royer, D. Duprez, REVIEW: Catalytic Oxidation of Carbon Monoxide over Transition Metal Oxides, ChemCatChem 3 (2011) 24.

– B. Katryniok, S. Paul M. Capron, S. Royer, C. Lancelot, L. Jałowiecki Duhamel, V. Bellière-Baca, P. Rey, F. Dumeignil, Synthesis and characterization of zirconia-Grafted SBA-15 nanocomposites, J. Mater. Chem. 21 (2011) 8159.

– A. Ungureanu, B. Dragoi, A. Chirieac, S. Royer, D. Duprez, E. Dumitriu, Synthesis of highly thermostable copper-nickel nanoparticles confined in the channels of mesoporous SBA-15 ordered silica, J. Mater. Chem. 21 (2011) 12529.

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