Synthèse et dépôt de nanoparticules métalliques dans un support poreux par imprégnation en voie sèche dans un lit fluidisé (élaboration de catalyseurs supportés)

Le travail présenté dans ce manuscrit traite de la synthèse et du dépôt de nanoparticules métalliques dans les grains d'un support poreux par imprégnation en voie sèche en lit fluidisé. Le principe de cette technique consiste en la pulvérisation d'une solution contenant une source de métal dans un lit fluidisé chaud de particules poreuses. Deux types de solutions de précurseurs ont été utilisés : un sel métallique et une suspension colloïdale. L'étude expérimentale est consacrée à l'influence de paramètres lie s au procédé et aux propriétés physico-chimiques du support sur la dispersion des éléments métalliques au sein de la matrice ainsi qu'à leur répartition en taille. Les résultats obtenus ont montré que l'efficacité de l'opération est de 100%. Le lieu de dépôt peut être choisi selon les conditions opératoires de l'imprégnation/séchage grâce à un nouveau nombre adimensionnel, le Module d'imprégnation. Un dépôt peut être réalisé à la surface des particules de support ou à l'intérieur des grains lors de la pulvérisation de sels métalliques ainsi que de suspensions colloïdales sur un support de taille pouvant aller de 100 m à quelques millimètres. Les conditions de calcination présentent un effet, plus ou moins marqué selon la nature du support employé, sur la répartition des éléments métalliques et le paramètre clé est la vitesse de montée en température. La porosité du support joue également un rôle car le diamètre des pores de la matrice fixe la taille maximale des amas de nanoparticules formés. Enfin, les matériaux composites ainsi préparés présentent une activité et une sélectivité intéressantes lors de diverses réactions catalytiques telles que l'hydrogénation de composés aromatiques ou la synthèse de nanotubes de carbone. Leurs performances sont similaires aux catalyseurs élaborés de façon traditionnelleThe present work concerns the synthesis and deposit of metallic nanoparticles in a porous support using a dry impregnation method in a fluidized bed. The principle of this technique consists in spraying a solution containing the metal source into a hot fluidized bed of porous particles. Two types of precursors have been used: a metal salt solution and a colloidal suspension. The experimental study deals with the process parameters. In addition, the porous support physicochemical properties influence on the metallic elements such as dispersion in the matrix and size repartition is also presented. It is found that the operation effectiveness is 100%. The deposit location can be controlled depending on the operating conditions thanks to a new adimensional number, the Impregnation Module. Thus, the deposit can be performed at the support particle surface or inside the grain during the spraying of metallic salts or colloidal suspensions on a support sized between 100 m and few millimetres. The calcination operating conditions have an effect, more or less important depending on the support nature, in the metallic element size being the key parameter the heating rate. Support porosity also plays an important rôle because the matrix pore diameter controls the nanoparticles cluster maximal size. Finally, the composite materials obtained present good activity and selectivity in the hydrogenation reaction of aromatic compounds and carbon nanotubes synthesisTOULOUSE-ENSIACET (315552325) / SudocSudocFranceF