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Thèse Année : 2018

Ru/TiO2-based catalysts for the hydrogenation of levulinic acid using formic acid as internal hydrogen source

Catalyseurs à base de Ru/TiO2 pour l'hydrogénation de l'acide lévulinique avec l'acide formique comme source interne d'hydrogène

Katalizatory rutenowe naniesione na TiO2 w reakcji uwodornienia kwasu lewulinowego z wykorzystaniem kwasu mrówkowego jako wewnętrznego źródła wodoru

Résumé

Active and selective Ru catalysts based on TiO2 supports have been developed for the combined hydrogenation of levulinic acid to γ-valerolactone with internal hydrogen supply via in-situ formic acid decomposition. A controlled modification of the TiO2 support by Ca2+ improved the catalytic performance in the one-pot hydrogenation, as a result of enhanced performances in both the formic acid dehydrogenation and the levulinic acid hydrogenation. The improved performances were associated to stronger Ru/support interactions with weaker CO adsorption, as well as to an increased support basicity. The performances were further exalted thanks to a one-step solar light photon-assisted synthesis method used as sustainable alternative to classical wet impregnation. It enabled the uniform dispersion of sub-nanometric metallic Ru particles with narrow distribution and fine size monitoring, and a volcano-type profile centered at 1.5 nm was demonstrated between the nanoparticle size and the activity.
Des catalyseurs Ru supporté sur TiO2 actifs et sélectifs pour l’hydrogénation de l’acide lévulinique en γ-valérolactone en présence d’acide formique comme source interne d’hydrogène ont été développés. L’élaboration d’un nouveau support, TiO2 modifié par Ca2+, permet d’améliorer la production de γ-valérolactone, grâce à la fois à une décomposition de l’acide formique plus sélective en hydrogène et à une hydrogénation de l’acide lévulinique plus efficace. Ces performances améliorées sont associées à l’existence d’interactions Ru/support plus fortes avec une adsorption du CO plus faible, et à une basicité accrue du support. Elles ont été exaltées par la mise en œuvre d’une synthèse photo-assistée sous lumière solaire comme alternative soutenable à l’imprégnation par voie humide, permettant d’obtenir des particules sub-nanométriques de distribution de taille étroite. Il a été montré qu’un profile de type volcano centré sur 1.5 nm relie l’activité catalytique à la taille des particules.
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Dates et versions

tel-02160043 , version 1 (19-06-2019)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02160043 , version 1

Citer

Joanna Wojciechowska. Ru/TiO2-based catalysts for the hydrogenation of levulinic acid using formic acid as internal hydrogen source. Other. Université de Strasbourg; Uniwersytet łódzki, 2018. English. ⟨NNT : 2018STRAF061⟩. ⟨tel-02160043⟩
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