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Univ. Paris-Saclay
Nanoparticules de palladium piégées dans une membrane: Une mise en œuvre efficace pour la catalyse
JF Lahitte, JC Remigy - Laboratoire de Génie Chimique (UMR5503), Toulouse
Jeudi 06/10/2016, 11:00-12:00
NIMBE Bat.127, p.26, CEA-Saclay

Les nanoparticules des métaux de transition, par exemple le palladium,  sont connues pour la catalyse de nombreuses réactions. Utilisées en suspension dans le solvant, elles tendent à s'agréger en l'absence d'agents stabilisants avec à la clef une diminution de l'activité catalytique. Si l'utilisation de stabilisants permet de s'affranchir de ce problème, il reste nécessaire de séparer le catalyseur du milieu réactionnel en fin de réaction. Une manière élégante d'assurer la stabilité des nanoparticules et la séparation du milieu réactionnel est de piéger les nanoparticules de Pd dans un gel de polymère; lui-même fixé à la surface d'une membrane poreuse en polymère pour former des membranes catalytiques.

Ces membranes composites sont issues d'une étape de photogreffage permettant de former le gel à la surface puis d'une synthèse intermatricielle permettant de générer des nanoparticules de Pd. Suivant le gel formé, des diamètres de NP de l'ordre de 2 à 5 nm sont obtenus associés à une très forte concentration locale en NP sans observer d’agrégation de manière significative.

Les réactions catalytiques sont mise en œuvre en filtrant les réactifs au travers de la membrane catalytique. Des taux de conversion de 100% sont obtenus pour des temps de réaction de l'ordre de la dizaine de secondes lors de réactions de Suzuki-Miyaura ou d'hydrogénation du nitrophénol. Le milieu réactionnel ne comporte pas de palladium résiduel montrant ainsi le maintien des NP dans le gel polymère tandis que l'image en MET montre l'absence d'agrégation des NP après la réaction. Les vitesses apparentes des réactions étudiées à ce jour sont augmentées d'un facteur ~1000 permettant une intensification des réactions. La modélisation des résultats expérimentaux permet un changement d'échelle simple et montre que des capacités de production de l'ordre de 10000 Tonne/an par m3 de réacteur, similaires aux microréacteurs sont accessibles.

Contact : Corinne CHEVALLARD

 

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