Dépots catalytiques pour réacte milli et microstructurés – MILLICAT

Dans le domaine de I'intensification des procédés, la technologie des microréacteurs devrait - contribuer à la réduction de la taille des installations chimiques industrielles et donc à la diminution - des risques liés à la toxicité et à la dangerosité des réactifs ou produits. Les microréacteurs comme - les réacteurs structurés (y compris les réacteurs de type échangeurs de chaleur), offrent un potentiel - pour mener des réactions exigeantes en terme de sécurité tout en maintenant ou en augmentant la - sélectivité et la productivité. Parmi les avantages apportés par les réacteurs structurés et assimilés, le - temps de séjour et les transferts de chaleur peuvent être contrôlés pour éviter des réactions - secondaires rendant possible la mesure de la cinétique intrinsèque des reactions. Quelles que soient - la taille (micro, millimétrique ou même plus large) et la configuration du réacteur (structuré, avec - canaux, etc), le matériau clé est la phase active catalytique. Dans tous les cas le catalyseur doit être - déposé en fine couche sur des plaques, tubes, etc., métalliques, ou des puces de silicium qui - constitueraient les « parois » du réacteur, ou même directement sur les parois dans le cas de plaques - corruguées. Bien évidemment, cet assemblage doit être stable mécaniquement, résister - chimiquement aux réactifs et produits, et le catalyseur doit être résistant à l'empoisonnement, au - frittage, à l'abrasion, etc., phénomenes habituellement rencontrés en catalyse. De plus la phase - active liée à son support qui exerce souvent un effet structural (et pas seulement textural) sur elle - doit conserver ses propriétés spécifiques (surface spécifique, porosité, dispersion, activité, sélectivité). Une fois le catalyseur et le substrat définis, la procédure de dépôt doit être adaptée au - cas par cas, car pour obtenir des dépôts stables et actifs les conditions ne seront pas les mêmes - suivant que le substrat est, par exemple, de l'aluminium, de l'inox ou du silicium. Elles dépendront - aussi de la taille et de la configuration (mousse, canaux, etc.) du réacteur. Dans tous les cas, un état - suffisamment divisé de la surface du catalyseur est nécessaire pour que l'activité soit suffisante, ce - qui nécessite des études approfondies rarement réalisées. Plusieurs moyens de dépôt peuvent être - utilisés, chimiques (greffage, sol-gel, imprégnation, etc.) ou plus physiques telles que le dépôt par - plasma froid. Enfin, les systèmes catalytiques doivent pouvoir être testés tels quels et quelle que soit - la configuration du réacteur, et les mécanismes cinétiques élucidés. Pour ce faire il faut connaître les - conditions optimales de mesure des paramètres cinétiques et les limitations dues aux transports - doivent être modélisées. - Les équipes réunies pour ce projet possèdent des expertises complémentaires sur le dépôt de - fims de catalyseurs solides par voie chimique ou plasma, sur l'utilisation de diverses techniques de - caractérisation lors des différentes étapes, sur l'étude des propriétés catalytiques et la détermination - des paramètres cinétiques, ainsi que sur la caractérisation et la modélisation des flux dans des - systèmes micro ou millistructurés. - Le programme consiste à, (i) déterminer les paramètres à contrôler pour obtenir des films stables - et poreux et pour déposer la phase active phase par voie chimique ou plasma, (ii) caractériser les - dépôts à chaque étape de la préparation et aussi après réaction (propriétés texturales et structurales - des films de support et de la phase active), (iii) étudier la réactivité et le vieillissement dans des - conditions de réaction simulées, (iv) déterminer les activités/sélectivités catalytiques dans des - réacteurs adaptés, (v) déterminer la cinétique et modéliser un ou deux des trios - réacteur/réaction/catalyseur les plus prometteurs. Les modifications du substrat (e.g., inox) avant - dépôt doivent aussi être examinées de façon app