Synthèse de nanomatériaux hybrides de ZnO et ZnAl2O4 utilisés comme supports de catalyseurs à base de cuivre pour l'hydrogénolyse du glycérol en 1,2 propanediol

Abstract

This work focuses on the synthesis of novel hybrid ZnO and ZnAl2O4 NPs by sol-gel method as support for the copper based catalysts and the evaluation of their catalytic performance in the hydrogenolysis of glycerol into 1,2-propanediol in aqueous phase using batch reactor. The copper-based catalysts were prepared by deposition precipitation with urea (DPU method) and the commercial ZnO was used as benchmark to study the effect of the elaborated supports. The effect of the synthesis method was studied and a one pot method, similar to coprecipitation, was applied for the elaboration of these catalysts. The effects of the synthesis parameters were studied and the catalysts elaborated were robust and competitive in terms of conversion (96%) and selectivity (83%) comparing to the catalysts reported in the literature. Moreover, hybrid ZnO and ZnAl2O4 presented high specific surface area (in the range of 100 and 100 - 220 m².g-1), only few being reported in the literature with the sol-gel method, with nanoparticles self-assembled in 3D spherical shapes resistant to high calcination temperatures as shown by TEMCe travail de thèse porte sur le développement de nanomatériaux hybrides de ZnO et de ZnAl2O4 utilisés comme supports de catalyseurs à base de Cu° pour l'hydrogénolyse du glycérol en 1,2-propanediol dans un réacteur batch et en phase liquide. Plusieurs voies de synthèses ont été optimisées dont la méthode de dépôt précipitation en présence d'urée (DPU) et du ZnO commercial a été utilisé comme référence pour évaluer les caractéristiques des supports élaborés. Une méthode de dépôt innovante dite « one-pot », qui consiste à élaborer le support et le catalyseur dans le même réacteur, a été mise au point pour pallier des difficultés de reproductibilité par la méthode DPU. Cette voie de synthèse a permis d'élaborer des catalyseurs robustes et très compétitifs en terme de sélectivité (83%) et de conversion (96%) par rapport aux catalyseurs trouvés dans la littérature. Les supports et les catalyseurs élaborés ainsi présentent des caractéristiques physico-chimiques importantes surtout au niveau de leurs grandes surfaces spécifiques (de l'ordre de 100 - 220 m².g-1), peu courantes dans la littérature, permettant une dispersion importante des sites catalytique