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Catalyseurs d'oxydation à base d'or pour la dépollution de l'air et de l'eau – CatOxOr

Résumé de soumission

Le projet concerne des matériaux à base d'or supporté sur oxydes ; ceux ci se sont avérés être catalytiquement actifs dans la réaction d'oxydation de CO lorsque la taille des particules d'or est inférieure à 5 nm. Dans cette réaction, ainsi que celle du gaz à l'eau, les catalyseurs à base d'or sont beaucoup plus actifs quand le support est réductible. Il existe donc une synergie entre l'or et le support oxyde grâce à laquelle les propriétés de ce métal et/ou du support sont modifiées. Ce projet est lié à des questions d'ordre très fondamental puisqu'il s'agit d'identifier et de comprendre l'influence des interactions entre l'or et le support oxyde sur les propriétés catalytiques de réactions d'oxydation totale. Les réactions d'oxydation qui vont être étudiées dans le cadre de ce projet sont d'importance pour le contrôle de la pollution ; il s'agit de l'oxydation totale de Composés Organiques Volatils (COV) dilués dans des effluents gazeux et de composés organiques dilués dans des effluents aqueux. Les catalyseurs à base d'or ont été peu étudiés dans ces réactions, la compréhension de l'origine de leurs propriétés catalytiques devrait pouvoir conduire à la conception de catalyseurs plus efficaces et ainsi permettre une avancée majeure pour de nouvelles applications. Trois équipes sont impliquées dans le projet : 1. L'équipe coordinatrice (LRS, Paris) est spécialiste de la préparation et de la caractérisation des catalyseurs à l'or et notamment du contrôle de la taille des particules d'or métallique, principale difficulté dans la préparation de ce type de catalyseur. Ses compétences dans le domaine sont à présent bien établies après sept années d'expérience. De plus, cette équipe étudie depuis environ un an l'oxydation d'un composé organique volatil (COV), le propène, sur ce type de catalyseur. 2. L'équipe de l'IRCELYON est spécialiste des réactions catalytiques d'oxydation en voie humide (CWAO) pour l'élimination de polluants organiques dans des effluents aqueux, réactions réalisées sous pression d'air ou d'oxygène (20-150 bars). L'élaboration de catalyseurs hétérogènes, actifs et stables en milieu aqueux acide est un des défis pour ce type de réaction. Dans une collaboration avec le LRS, cette équipe a démontré que les catalyseurs à base d'or sont prometteurs pour la dégradation d'acides carboxyliques (une publication, unique sur le sujet). 3. L'équipe du LACCO (Poitiers) développe des recherches sur l'amélioration de la qualité de l'air, en particulier l'élimination catalytique de COV contenus dans l'air, à la température la plus basse possible. Dans ce but, cette équipe développe aussi l'utilisation de plasma froid fonctionnant à température ambiante couplé à un catalyseur placé dans le plasma et/ou en aval de celui-ci. Depuis deux ans, cette équipe collabore avec celle du LRS sur l'oxydation d'un COV, le propanol-2, sur des catalyseurs à base d'or. Dans ce projet, ces équipes qui rassemblent des compétences très complémentaires, vont développer la préparation de catalyseurs à l'or supportés sur des oxydes de réductibilité différente et des oxydes mixtes de composition variée, de façon la plus reproductible possible. Les catalyseurs seront caractérisés par des techniques ad hoc, avant et après activation, laquelle pourra être réalisée sous différentes atmosphères, ainsi qu'après catalyse. Les propriétés catalytiques de ces catalyseurs seront testées dans les réactions d'oxydation : 1. de molécules organiques (acides et diacides carboxyliques, phénol et phénols substitués) en milieu aqueux sous pression ; la stabilité des catalyseurs en phase aqueuse sera un enjeu majeur. 2. de COV dans l'air : le propanol-2, le propène et l'acétone ainsi que le propane, afin de se rapprocher des effluents réels, l'influence de l'eau et du CO2 sur la stabilité des catalyseurs sera étudiée. 3. du CO, en tant que réaction de référence puisque c'est la réaction la plus étudiée pour les catalyseurs à l'or. La combinaison des résultats de caracté.

Coordinateur du projet

Catherine LOUIS (Organisme de recherche)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 417 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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