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Conférence en vidéo: Préparation de catalyseurs hétérogènes à porosité contrôlée par le procédé aérosol

May 28, 2019

Le 22 février dernier, à l’invitation de Clément Sanchez, j’ai donné une conférence au Collège de France. Mon intervention s’inscrivait dans le cadre d’un colloque sur les matériaux poreux. Une belle occasion de partager ce que nous développons dans ce domaine, pour la préparation de catalyseurs hétérogènes, avec un focus sur le procédé aérosol.

Damien Debecker (UCLouvain), 22 février 2019, Collège de France, colloque “Synthèse, Propriétés, Applications des Matériaux Poreux : des nanopores aux macropores” organisé par le professeur Clément Sanchez (Collège de France). Plus d’informations: www.college-de-france.fr

Les procédés aérosol sont connus et implémentés depuis plusieurs décennies pour l’obtention de matériaux divisés aux propriétés variées. Les caractéristiques techniques des procédés aérosol rendent ces méthodes attractives pour la production de matériaux et nanomatériaux en mode continu, à large échelle et à façon. La versatilité de ce mode de production est spécialement intéressante dans le domaine de la catalyse hétérogène, où le contrôle fin des propriétés texturales, structurales et chimiques est essentiel. Nous l’avons utilisé pour préparer des catalyseurs aux propriétés basiques exacerbées, intéressants en chimie verte pour la synthèse du carbonate de glycérol. Nous l’avons également implémenté pour la préparation de catalyseurs structuré pour l’abattement des suies dans les échappement des moteurs diesel.

Les caractéristiques techniques des procédés aérosol permettent la production de catalyseurs hétérogènes performants, en mode continu, à grande échelle. Voir notre revue de la littérature dans Chem. Soc. Rev. 2018.

En particulier, la méthode “aerosol-assisted sol-gel” (AASG) a permis le développement de formulations catalytiques à hautes performances dans une série d’applications. La méthode est basée sur la chimie sol-gel classique, mais réalisée en un temps très court, durant le séchage des gouttelettes d’aérosol, souvent en présence d’agents texturants sacrificiels. Elle aboutit à la formation de particules microniques ou submicroniques, inorganiques ou hybrides, avec un excellent contrôle à la fois sur l’homogénéité et sur la texture (porosité calibrée, potentiellement multi-échelle, et adaptable). Dans la vidéo je passe en revue une série d’exemples de systèmes catalytiques obtenus par le procédés sol-gel couplé à l’aérosol, qui ont montré des performances intéressantes dans diverses réactions d’intérêt : métathèse des oléfines, méthanation du CO2, synthèse du lactate d’éthyle, époxydation des oléfines. J’expose aussi la conception de catalyseurs bi-fonctionnels combinant à la fois la fonction catalytique inorganique d’une zéolite microporeuse et la fonction biologique d’une enzyme.

Catalyseur Ti–SiO2 à porosité hiérarchisée, avec une grande dispersion du Ti et une haute activité pour l’époxydation des oléfines. Voir Chem. Mater. 2019.
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