Couplage de la chimie sol-gel et du procédé aérosol pour la préparation de catalyseurs hétérogènes (invited lecture)

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. 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). Nous passerons 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 réaction d’intérêt : métathèse des oléfines, méthanation du CO2, synthèse du lactate d’éthyle, époxydation des oléfines. Nous montrerons 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