Etude de l'activité et de la sélectivité de catalyseurs plurimétalliques pour une application en réduction catalytique des nitrates et des nitrites en milieu aqueux

L'objectif de cette étude est de préparer, caractériser et tester en réduction catalytique des nitrates et des nitrites en milieu aqueux des catalyseurs métalliques supportés à base d'un métal noble promu sélectifs en azote moléculaire. En réduction des nitrites le palladium présente les meilleures performances en tant que métal noble. Le promoteur induit des effets électroniques et géométriques qui augmentent la sélectivité du catalyseur. En réduction des nitrates, il agit selon un mécanisme rédox. L'étain a été retenu comme promoteur. Les teneurs optimales en palladium et en étain sont respectivement de 5 et 1,7% massique. D'importantes modifications du catalyseur sont observées lors de la réaction. Les catalyseurs supportés sur alumine présentent d'importantes quantités d'oxyde d'étain sur le support, ce phénomène n'existe pas pour les catalyseurs sur silice pour lesquels l'étain est en interaction avec le palladium. L'activité lors de la réaction peut être reliée à la quantité d'étain réductible sur le catalyseur. L'utilisation d'un catalyseur trimétallique contenant de l'or permet l'augmentation de la sélectivité en azote moléculaire de 93 à 97%. La préréduction in situ et le contrôle du pH à des valeurs acide sont les paramètres clef. La composition ionique de l'eau n'influence pas directement la sélectivité du catalyseur. La réduction sélective des nitrates est possible sur un catalyseur trimétallique supporté sur silice en présence d'acide formique, ce qui permet d'envisager une application industrielle du procédé de réduction catalytique des nitrates.The aim of this study is to prepare, characterize and test in catalytic reduction of nitrate and nitrite in aqueous media metallic supported metallic catalysts based on a promoted noble metal selective to molecular nitrogen. In nitrite reduction, palladium as noble metal presents the best catalytic performances. The promoter induces electronic and geometric effects leading to an increase of the selectivity. In nitrate reduction, the promoter proceeds with a redox mechanism. Tin was selected as promoter. The optimal loadings in palladium and tin are respectively 5 and 1.7 wt %. Important modifications of the catalyst are observed during the reaction. Catalysts supported on alumina present large amount of oxidized tin deposited on the support, the phenomena is not observe on silica which presents only tin in interaction with palladium. The activity of the catalyst can be related to the amount of reducible tin on the catalyst. Trimetallic catalysts containing gold allow an increase of the selectivity from 93 to 97%. In situ pre-reduction and pH control at low value are key parameters. The ionic composition of water has no influence on the selectivity. Selective reduction of nitrate is possible over a trimetallic silica-supported catalyst with formic acid; this system allows to expect an industrial application nitrate catalytic reduction.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF