Intitulé de l’offre : CDD CNRS 36 mois – Doctorant(e) : Effet des propriétés redox et acides de catalyseurs Pt-Ga supportés sur leurs performances en déshydrogénation du propane (H/F) (Equipe SAMCat)

 

Lieu de travail : POITIERS
Date de publication : lundi 16 mai 2022
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date d’embauche prévue : 1 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet

Description du sujet de thèse

La déshydrogénation catalytique du propane issu du gaz naturel constitue une voie intéressante pour faire face à la demande croissante de propylène et à la baisse de sa production par voie pétrochimique. Les catalyseurs PtGa supportés présentent de très bonnes performances catalytiques pour ce type de réaction [1]. Le platine est un métal actif pour la réaction de déshydrogénation du propane, mais il conduit à une faible sélectivité et se désactive très rapidement [2]. Le gallium, au même titre que l’étain, est considéré comme un bon promoteur du platine : la formation de nanoparticules d’alliage PtGa permet d’améliorer les performances catalytiques, notamment la sélectivité et la stabilité par rapport au Pt monométallique, grâce à des effets géométriques et électroniques limitant la formation de produits non désirés (méthane, éthane et coke). Par ailleurs, les oxydes de gallium catalysent la réaction de déshydrogénation du propane, les sites actifs étant les sites acides de Lewis Ga3+. Actuellement, la diminution de l’usage des métaux critiques conduit à limiter la présence du Pt dans la formulation des catalyseurs induisant des changements profonds des mécanismes réactionnels. Ainsi, pour de faibles teneurs en Pt par rapport au Ga, le rôle respectif de chaque métal dans la réaction fait aujourd’hui l’objet de nombreux débats. Pour certains, les sites actifs seraient de type Ga3+ et des traces de Pt à la surface de GaOx faciliteraient la désorption de l’hydrogène, Pt jouant alors le rôle de promoteur [3]. Pour d’autres, lorsque les nanoparticules de PtGa sont à l’état métallique, le Pt sous forme d’atomes isolés en surface du Ga serait l’espèce active [4]. Ces différentes propriétés sont intimement liées aux caractères redox et acide du gallium : selon le support, la taille des particules de gallium, les conditions d’activation du catalyseur, les conditions réactionnelles, la teneur en platine et sa localisation, le gallium sera à l’état métallique, solide ou liquide, ou sous forme oxyde GaOx, ce qui induira des performances catalytiques différentes. Dans ce contexte, l’objectif de la thèse est d’établir la relation entre les propriétés structurales, redox et acido-basiques de catalyseurs bimétalliques PtGa supportés et leurs performances catalytiques pour la réaction de déshydrogénation du propane. Des catalyseurs monométalliques à base de gallium supporté sur alumine, cérine et carbone seront synthétisés puis modifiés par ajout de faibles quantités de platine. Ils seront caractérisés par les méthodes classiques (DRX, analyse élémentaire, physisorption de N2, MET, adsorption de molécules sondes etc) ; leurs propriétés redox seront déterminées par réduction en température programmée et par XPS, et leurs propriétés acides par thermodésorption de molécules basiques. Les tests catalytiques de déshydrogénation du propane seront réalisés afin d’évaluer les performances des différents catalyseurs en termes d’activité, de sélectivité en propène et de stabilité. Ces travaux seront réalisés en collaboration avec le laboratoire INCAPE (Santa Fe, Argentine, https://incape.conicet.gov.ar/), où le doctorant effectuera des séjours réguliers pour étudier la désactivation des catalyseurs et optimiser les conditions réactionnelles pour améliorer la stabilité des phases actives, en étudiant notamment l’effet de l’ajout d’oxydants dans le flux réactionnel.

Références :
1. Gong and coll. Chem.Soc.Rev, 50 (2021) 3315.
2. Epron and coll. J. Catal. 297 (2021) 64, Mol. Cat. 517 (2022) 112059.
3. Weckhuysen and coll. Angew. Chem. Int. Ed. 53 (2014) 9251.
4. Wasserscheid and coll. ACS Catal. 11 (2021) 13423.

Responsable du projet : Florence EPRON

En savoir plus et postuler

https://emploi.cnrs.fr/Offres/Doctorant/UMR7285-FLOEPR0-002/Default.aspx

 

 

 

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