Catalyse hétérogène par des métaux, cationiques ou nanoparticulaires, intercalés dans des argiles

Résumé du document

On réalise l'étude des argiles en tant que support de catalyseur appliqué à la synthèseorganique et notamment pour la chimie fine(pharmaceutique, cosmétique, arôme,...), donc pour des produits à forte valeur ajoutée. D'abord, on donne une description rapide des argiles afin de relier leurs propriétés structurelles à leurs intérêts d'application comme catalyseur.
On voit ensuite comment sont mis en oeuvre ces solides, par quels procédés ils sont modifiés et de quelle manière ils sont utilisés ainsi que quelques techniques qui permettent de les caractériser. Enfin, on montre leurs nombreux avantages à travers une vaste série de synthèses englobant tous types de réactions courantes et d'intérêt industriel.

Extraits

[...] UE4 : Information scientifique et technique année universitaire : 2011-2012 Chimie durable : catalyse hétérogène par des métaux, cationiques ou nanoparticulaires, intercalés dans des argiles. Sujet proposé par Sylvain Antoniotti Pierre Conte Résumé On réalise l'étude des argiles en tant que support de catalyseur appliqué à la synthèse organique et notamment pour la chimie fine (pharmaceutique, cosmétique, arôme donc pour des produits à forte valeur ajoutée. D'abord, on donne une description rapide des argiles afin de relier leurs propriétés structurelles à leurs intérêts d'application comme catalyseur. [...]

[...] On les classe selon différents critères, suggérés par l'Association Internationale Pour l'Etude des Argiles (tableau La combinaison des feuillets : les argiles avec agencement 1 : 1 ou une couche est formée par un feuillet de tétraèdres et un feuillet d'octaèdre (épaisseur de la couche : 0.7 nm) ; les argiles avec agencement 2 : 1 ou une couche est formée par un feuillet d'octaèdres pris en sandwich par deux feuillets de tétraèdres (épaisseur de la couche : 1.0 nm) ; les argiles avec agencement 2 : 1 : 1 ou une couche est le collage de deux couches 1 :1. (épaisseur de la couche : 1.4 nm) Le type de cation dans l'octaèdre La charge de la couche Les espèces presentes dans l'espace interlamellaire : rien ou H2 O ; cations non hydratés ; cations hydratés. Quand le métal du feuillet d'octaèdres est divalent, tous les sites octaédriques sont occupés, on dit que l'argile est trioctaédrique. [...]

[...] Mais assez vite, elles ont été laissées de côté. Ce n'est que dans les années 80 que des études sérieuses ont été entreprises pour l'utilisation des argiles en tant que catalyseur dans des procédés en phase liquide. Et c'est en 1987 que les premiers travaux de grandes envergures ont été réalisés à propos de la modification des argiles par imprégnation d'espèces cationiques L'émergence des préoccupations environnementales et des normes associées sont responsables du grand interêt que leur porte les chercheurs [ 6]. [...]

[...] Ces piliers peuvent être des ions ammonium avec des groupements alkyls volumineux, des complexes organométalliques (un métal entouré de ligands organiques), des oxydes métalliques comme de l'alumine ou des polyoxocations. Ces derniers sont les plus couramment utilisés car ils sont les plus stables thermiquement. De nombreux métaux peuvent servir à la formation de polyoxocations comme Al, Ti, Zr, Fe, Cr, Bi, Cu, Ga Néanmoins, le polyaluminium est le plus étudié et le mieux caractérisé en tant qu'agent "pilier" (figure 3). [...]

[...] La taille des particules d'argile a aussi une influence. Quand elles sont grandes et ont une forme en flocon, on obtient une structure très organisée (toujours cristalline) du Figure 4 Mode de structuration macroscopique des PILC fait que la liaison entre les couches (tirée de effectuée par les piliers s'effectue préférentiellement d'une face à l'autre alors que pour une argile dont les particules sont petites et ont une forme en latte, les liaisons peuvent se faire sur les tranches, induisant en sus de la microporosité, de la macroporosité et l'exfoliation de l'argile en structure amorphe (figure 4). [...]