Préparation, Caractérisation et Activité Catalytique de Nanoparticules de Rhodium

Abstract

Dans ce manuscrit de thèse, la synthèse, la caractérisation et l’évaluation des performances catalytiques de nanoparticules de rhodium sont décrites. Le rhodium a fait l’objet de cette étude en raison de son intérêt très peu reconnu en catalyse relativement aux autres métaux, et cela du fait de sa rareté et de son prix élevé. Les nanoparticules de rhodium supportées sur silice, et en suspensions colloïdales ont été préparées par la méthode de réduction chimique en utilisant de l’hydrate d’hydrazine en tant qu’agent réducteur en milieu aqueux. Les catalyseurs ainsi obtenus ont été caractérisés par un ensemble de techniques d’analyse structurale à savoir : DRX, MET, HRTEM, EDX et ED. Les performances des catalyseurs en question ont été démontrées dans l’hydrogénation catalytique du styrène. Cette réaction s’est déroulée dans des conditions extrêmement douces (25°C, 1 atm, 600 tr/min). Les résultats obtenus ont mis en évidence que l’activité catalytique a été fortement influencée par la température d’hydrogénation, la masse de catalyseur, la taille et la morphologie des nanoparticules métalliques. Ces deux dernières se sont révélées à leur tour déterminées par plusieurs paramètres mis en jeu dans la préparation denanoparticules de rhodium tels que : le protocole de réduction des ions rhodium (II), la présence du support de faible surface spécifique ainsi que la présence de l'agent stabilisant (pvp). Le catalyseur supporté sur silice chempur de faible surface spécifique (15 m²/g) et préparé par réduction en température programmée s’est avéré être le plus performant dans l’hydrogénation sélective du styrène en éthylbenzène. Le supporta eu pour effet d’accélérer la réduction des ions métalliques et de limiter la croissance des nanoparticules formées. L'originalité de ce travail est non seulement l’utilisation d’une méthode non classique de préparation de catalyseurs monométalliques, mais réside également dans l’utilisation de support de faible surface spécifique alors qu’un support de grande surface spécifique est généralement adopté pour une meilleure dispersion de la phase active. Par ailleurs, la présente étude démontre l’intérêt que présentent les nanoparticules de rhodium dans l’hydrogénation catalytique du styrène, et prouve l’efficacité de la méthode chimique adoptée pour leur préparation. Les résultats obtenus nous laissent entrevoir des perspectives intéressantes, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux travaux de recherche en catalyse semi-hétérogène.