Nucléation et croissance de nanoparticules métalliques dans une matrice organique poreuse : application à la catalyse - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

Nucléation et croissance de nanoparticules métalliques dans une matrice organique poreuse : application à la catalyse

Alexandre Desforges

Résumé

Nanoparticles immobilized on a solid support are able to catalyse a wide range of reactions, and they offer advantages in the recycling and manipulation compared to homogeneous catalyst. In the present work, Preparation of such materials is described, and then their use in catalysis is checked. As support, we have chosen a microcellular polymer, known as polyHIPE, which is synthetised by polymerisation of high internal phase emulsion. As reactive part of the catalyst, we have generated palladium nanoparticles in-situ by an impregnation-reduction method. We have synthetised a wide range of Palladium/PolyHIPEs hybrid materials upon differents conditions and characterised them by techniques such as SEM, TEM, XPS and infra-red spectroscopy. We have tried to control particle sizes and dispersion state by a careful choice of the reactions parameters and/or a suitable matrix fonctionnalisation. To check the efficiency of our supports in catalysis, we have chosen a test reaction which is the Suzuki coupling reactions. We have found a strong dependance of the activity with the particles stabilization strenght, but also with the surface chemistry of the colloïds. Some of our supports offer a good activity, even compared to commercial and soluble catalysts, and also a satisfying reusability and selectivity. Those reactions have been extended to the less reactive non activated aryl chloride.
Les nanoparticules supportées sur un support solide permettent de catalyser un grand nombre de réactions. Dans ce travail, nous nous sommes intéressé à la préparation du matériau, puis à son utilisation dans une réaction de catalyse. Le support utilisé est un polymère poreux insoluble de structure microcellulaire appelé polyHIPE, obtenu par la polymérisation d'une émulsion inverse concentrée. La partie réactive est apportée par la génération in situ de nanoparticules de palladium. Nous avons synthétisé une large gamme de matériaux hybrides palladium/polyHIPEs, puis nous les avons caractérisé par diverses techniques comme le MEB, le MET, l'XPS ou la spectroscopie infrarouge. Nous avons contrôlé la taille moyenne et l'état de dispersion des particules grâce au choix des conditions et/ou par une fonctionnalisation adéquate des supports. Nous avons choisi, pour tester l'efficacité en catalyse, de comparer nos supports sur la catalyse d'une réaction de couplage de type Suzuki-Miyaura. Nous avons mis en évidence une forte dépendance de l'activité avec la force de stabilisation des particules, ainsi qu'avec la chimie de surface des nanoparticules. Certains des catalyseurs préparés proposent une bonne activité par rapport aux catalyseurs commerciaux et même, dans un cas, par rapport à un catalyseur homogène. Deux études préliminaires proposent également des améliorations potentielles du support, pour la manipulation des catalyseurs (préparation sous forme de billes) ou leur utilisation dans des conditions de haute température (carbonisation).
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Dates et versions

tel-00813982 , version 1 (16-04-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00813982 , version 1

Citer

Alexandre Desforges. Nucléation et croissance de nanoparticules métalliques dans une matrice organique poreuse : application à la catalyse. Matériaux. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00813982⟩

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