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CATALYSE SUPRAMOLÉCULAIRE
4) Matériaux pour la catalyse hétérogène
Les travaux de recherche visent à mettre à profit les cyclodextrines dans le domaine de la préparation contrôlée de matériaux pour la catalyse hétérogène. Ils s’articulent autour de trois stratégies de synthèses principales :
i) Préparation de catalyseurs par immobilisation de nanoparticules de métaux sur supports poreux : la stratégie vise à combiner la capacité de cyclodextrines à stabiliser des nanoparticules métalliques par répulsion stérique et à s’adsorber sur des matériaux carbonés poreux. La méthode a été validée dans des réactions d’hydrogénation en phase gaz en conditions réactionnelles douces (sans pré-réduction sous H2) [P1-P2].
ii) Préparation de catalyseurs supportés par imprégnation (voie humide) : la stratégie vise à utiliser la capacité des cyclodextrines à interagir avec des précurseurs métalliques sous forme de complexes ou d’adduits supramoléculaires pour mieux disperser des phases oxydes au sein de solides catalytiques. Les catalyseurs sont préparés par imprégnation par voie humide, à partir de solutions d’imprégnation contenant les cyclodextrines et les précurseurs de phases actives. Après activation thermique sous air, cette méthode a permis d’élaborer des catalyseurs oxyde de cobalt supportés plus performants pour la réaction de Fischer-Tropsch et pour l’oxydation totale de composés organiques volatils [P3-P4].
iii) Préparation de catalyseurs par nano-réplication : la stratégie vise à utiliser les cyclodextrines et leurs associations avec les métaux pour la synthèse de catalyseurs métal–carbone par nano-réplication. Les cyclodextrines sont employées à la fois en tant que source de carbone (pour permettre la formation du support méso-structuré par réplique inverse) et en tant que nano-transporteur du métal via la formation de complexes d’inclusion ou d’adduits supramoléculaire. Après carbonisation et dissolution du support sacrificiel, les synthèses conduisent à la stabilisation de nanoparticules métalliques robustes et dispersées au sein de matrices carbonées mésostructurées. Ces solides sont employés en catalyse hétérogène en milieu liquide pour l’hydrogénation d’oléfines grasses ou l’oxydation de dérivés furaniques (collaboration IRCELYON, Equipe BIOVERT). Ces travaux de recherchent s’inscrivent dans le cadre du Projet ANR P2N 2011 – CYCLOMAT - NANO 005 01) - Coordination : Anne Ponchel, UCCS, Equipe Catalyse CASU - Partenariat : IRCELYON, Equipe BIOVERT.
- P 1. Carbon-supported ruthenium nanoparticles stabilized by methylated cyclodextrins : a new family of heterogeneous catalysts for gas phase hydrogenation of arenes.
A. Denicourt-Nowicki, A. Roucoux, F. Wyrwalski, N. Kania, E. Monflier, A. Ponchel
Chem. Eur. J. 2008, 14, 8090 –8093
- P 2. . Chemically modified cyclodextrins as supramolecular tools to generate carbon-supported ruthenium nanoparticles : an application towards gas phase hydrogenation.
F. Wyrwalski, B. Léger, C. Lancelot, A. Roucoux, E. Monflier, A. Ponchel
Appl. Catal. A Gen. 2011, 391, 334-341
- P 3. β-Cyclodextrin for design of alumina supported cobalt catalysts efficient in Fischer-Tropsch synthesis.
A. Jean-Marie, A. Griboval-Constant, A.Y. Khodakov, E. Monflier, F. Diehl
Chem. Commun., 2011, 47, 10767–10769
- P 4.
Effects of β-cyclodextrin introduction to zirconia supported-cobalt oxide catalysts: From molecule-ion associations to complete oxidation of formaldehyde.
L. Bai, F. Wyrwalski, J-F. Lamonier, A. Khodakov, E. Monflier, A. Ponchel
Appl. Catal. B: Environmental 2013, 138-139, 381-390
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