Comprendre les propriétés de matériaux zéolithiques hiérarchisés pour une conception rationnelle de catalyseurs de conversion du Méthanol ou Ethanol en Hydrocarbures (M/EtTH) – HiZeCoke

Les prochaines décennies sont susceptibles de voir un glissement progressif d'une économie fortement basée sur le pétrole brut vers des sources plus diversifiées d’énergie et de produits chimiques. Les hydrocarbures resteront cependant essentiels pour de nombreux domaines de la chimie. Or, les hydrocarbures synthétiques peuvent être dérivées à partir du méthanol et de l'éthanol par l'intermédiaire des procédés METH (conversion du méthanol / éthanol en hydrocarbures). La mise en œuvre d'une activité économiquement viable basée sur le méthanol et l’éthanol dépendra cependant du développement de procédés nouveaux ou améliorés, et de catalyseurs plus efficaces, notamment avec l’utilisation de zéolithes hiérarchiques poreuses.

L'objectif principal du projet «» HiZeCoke est de comprendre les liens précis entre les propriétés texturales et acides des zéolithes hiérarchiques poreuses et leurs performances catalytiques, en particulier la résistance à la désactivation par des dépôts carbonés (coke). La modélisation de l'activité de matériaux poreux hiérarchiques et leur mode de désactivation est d'une importance capitale pour la conception rationnelle de catalyseurs METH améliorés.

Ce thème important est actuellement étudié par de nombreux groupes étrangers et quelques articles ont été publiés récemment sur ce thème. Cependant, la compréhension globale des propriétés de ces matériaux est encore très vague.
Un certain nombre de questions fondamentales demeurent sans réponse, par exemple:
• L'amélioration de l'activité catalytique est-elle une simple conséquence de la mésoporosité créé?
• Quel est l'effet de la synthèse ou de procédures de modification post-synthèse sur la nature, la quantité et la localisation de défauts?
• Quel est le rôle de la surface externe et mésoporeuse sur les performances?
• Quel est le rôle relatif des mésopores sur la formation et la nature du coke?
• Comment l'adsorption ou la diffusion des réactifs / produits est-elle concernée par la mésoporosité nouvellement créée?
• Dans quelle mesure y a t-il une modification des propriétés acides (concentration, la force, lieu) lors de la création de mésopores?
• Combien de sites actifs travaillent lors de la réaction catalytique sur les divers catalyseurs?

La création de matériaux modèles avec une activité et une distribution contrôlée des sites à l'intérieur des micropores ou sur la surface externe permettra de répondre à ces questions cruciales. A savoir, nous devrons établir une distinction claire entre le coke externe (par exemple, formé dans la surface mésoporeuse ou externe de cristal) et de coke interne (à l'intérieur des micropores) et de leur impact relatif sur les performances du catalyseur. Cela se traduira par une nouvelle amélioration des performances du catalyseur (faible désactivation, forte conversion et sélectivité).
Dans le cadre de ce projet, nous prévoyons que les tests catalytiques et l'analyse de coke, combinés à des approches spectroscopiques, permettront de comprendre l'origine de la désactivation du catalyseur et aideront à la conception efficace, stable et sélective de catalyseur pour des réactions METH.