Etude de catalyseurs à base de manganèse et de cérium, Application à la combustion de composés organiques volatils

Abstract

Les composés organiques volatils (COV) forment une classe très importante de polluants atmosphériques à cause de leur pouvoir de destruction de la couche d'ozone. De plus, certains de ces composés peuvent présenter une toxicité directe aigue ou chronique pour les humains. L'oxydation catalytique est une technique prometteuse pour l'élimination des COV car elle permet d'abaisser la température de traitement utilisée dans la combustion thermique des COV et également d'opérer sur des faibles teneurs de COV qui ne peuvent pas être traitées par d'autres techniques. L'utilisation de catalyseurs à base de métaux de transition présente un avantage économique indéniable par rapport aux systèmes catalytiques à base de métaux nobles. En particulier, les systèmes à base d'oxyde de manganèse sont performants dans plusieurs processus d'oxydation industriels. Par ailleurs, la cérine est un oxyde très utilisé pour ses propriétés redox remarquables. Les oxydes mixtes MnOx-CeO2 ont été largement étudiés pour leur performance catalytique dans différentes réactions. La sélection d'une méthode de préparation efficace est cruciale pour obtenir un catalyseur avec des propriétés texturales et structurales intéressantes, qui conduisent à de bonnes performances catalytiques. L'objectif du présent travail est l'étude des propriétés catalytiques des oxydes simples et mixtes à base de manganèse et de cérium (Mn/Ce=1) préparés par plusieurs méthodes (complexation, combustion et diverses co-précipitations). Les échantillons obtenus ont été caractérisés par diffraction des rayons X, réduction en température programmée, désorption d'oxygène en température programmée, spectroscopie Raman, spectroscopie de fluorescence X, microscopie électronique à balayage, spectroscopie UV-Visible, analyse thermogravimétrique, analyse thermo-différentielle, spectroscopie de photoémission X, et la mesure des surfaces spécifiques. Ils ont été testés dans la réaction de combustion du toluène en utilisant l'oxygène de l'air comme agent oxydant. L'étude a montré que la performance catalytique des oxydes mixtes est en général supérieure à celle des oxydes simples, et la supériorité de l'activité catalytique de oxydes mixtes peut être attribuée à l'incorporation du manganèse dans le réseau de la cérine ; à la formation de particules fines, à une amélioration de la mobilité de l'oxygène ainsi que l'augmentation des proportions des lacunes d'oxygène et des espèces Mn4+.