Etude fondamentale de la dynamique structurale de catalyseurs Pt/CeO2 et son utilisation pour accélérer la réaction de gaz à l'eau - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2023

Fundamental study of the structural dynamics of Pt/CeO2 catalysts and its use for accelerating water gas shift reaction

Etude fondamentale de la dynamique structurale de catalyseurs Pt/CeO2 et son utilisation pour accélérer la réaction de gaz à l'eau

Résumé

Although very efficient for the water-gas shift reaction, Pt/CeO2 catalysts must be made economically competitive by limiting the platinum content. Thus, the aim of this thesis work was to optimize their catalytic activities by using the catalyst structural dynamics, the mechanisms of which are still poorly understood. An innovative method, based on mechanical mixtures, has highlighted the low mobility of platinum atoms on the scale of powder grains during an oxidative pretreatment at 500 °C. This treatment also induces redox modifications linked to the species adsorbed and desorbed on/from the ceria surface, as revealed by in situ/operando Raman and infrared spectroscopies as well as temperature-programmed methods. Starting from an ultradispersed state of platinum and different surface concentrations, it was shown that metallic nanoparticles are the most active species for the water-gas shift. The use of reducing pretreatments and oxidizing posttreatments allowed the activation of catalysts with low amount of platinum through the formation of such nanoparticles. Additionally, an oxidizing pre or posttreatment can limit the detrimental agglomeration of platinum at high contents. The complexity of the catalyst structural modifications shows that a suitable pretreatment must be chosen for each metal loading.
Bien que très performants pour la réaction de gaz à l’eau, les catalyseurs Pt/CeO2 doivent être rendus compétitifs économiquement en limitant leur teneur en platine. Ainsi, ces travaux de thèse ont eu pour objectif d’optimiser leur activité catalytique en utilisant leur dynamique structurale, dont les mécanismes sont encore méconnus à ce jour. Une méthode innovante, à partir de mélanges mécaniques, a permis de mettre en évidence une faible mobilité des atomes de platine à l’échelle des grains de poudre lors d’un prétraitement oxydant à 500 °C. Celui-ci induit également des modifications redox liées aux espèces adsorbées et désorbées en surface de la cérine, comme montré à l’aide de spectroscopies Raman et infrarouge in situ/operando et de méthodes en température programmée. En partant d’un état ultradispersé du platine à différentes concentrations surfaciques, il a été montré que les nanoparticules de platine métallique sont les espèces les plus actives pour la réaction de gaz à l’eau. L’utilisation de prétraitements réducteurs et de post-traitements oxydants a permis d’activer des catalyseurs à faible teneur en platine par la formation de ces nanoparticules. De plus, un pré ou post-traitement oxydant permet de limiter l’agglomération excessive du platine. La complexité de ces modifications structurales montre qu’un prétraitement adéquat doit être choisi pour chaque teneur en platine.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04881302 , version 1 (12-01-2025)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04881302 , version 1

Citer

Clement Molinet-Chinaglia. Etude fondamentale de la dynamique structurale de catalyseurs Pt/CeO2 et son utilisation pour accélérer la réaction de gaz à l'eau. Catalyse. Université Claude Bernard - Lyon I, 2023. Français. ⟨NNT : 2023LYO10005⟩. ⟨tel-04881302⟩
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