Nouvelle réaction de photocatalyse : Photodeshydrogénation de l'isopropanol en présence de platine déposé sur le dioxyde de titane

Abstract

Le bioxyde de titane est un solide capable de réaliser sous irradiation ultra-violette, des réactions catalytiques (photocatalyse) d’oxydation d’hydrocarbures et d’alcools à la température ambiante. Dans ce travail, il a été montré que la modification de ces catalyseurs par adjonction de métal comme le platine attribuerait à ces solides de nouvelles aptitudes photocatalytiques notamment dans les réactions de déshydrogénation des alcools. La première partie de ce travail est consacrée à la description de la préparation et de la caractérisation physico-chimique de ces solides, chimisorption H₂, titrage d’H₂-O₂, microscopie électronique et les tests d’hydrogénation du benzène ont permis de contrôler les paramètres essentiels relatifs au platine déposé sur TiO₂. La deuxième partie est consacrée à l’étude de la photodécomposition de l’eau en hydrogène et oxygène sur le système Pt/TiO₂. Il a pu être montré que les résultats concernant la photodissociation de l’eau réalisée dans d’autres laboratoires étaient sujets à caution et qu’il était difficile de réaliser la photodécomposition de l’eau en ses éléments par le système précédent. Au cours de cette étude nous avons par contre montré qu’il était possible de réaliser des réactions de photodéshydrogénation (principalement d’alcools) sur des catalyseurs Pt/TiO₂. L’étude de la réaction de photodéshydrogénation catalytique de l’isopropanol, à température ambiante nécessite la présence simultanée du TiO₂ (élément photoactif absorbant l’irradiation U.V.) et du platine qui permet de dégagement d’H₂. L’étude de l’influence de la quantité de platine, déposé sur le support a montré que la vitesse maximum est obtenue dès qu’une quantité suffisante de platine est déposé. Cette quantité dépend de la dispersion du métal. L’étude de l’influence de la pression partielle d’alcool et H₂O a montré que la réaction se déroule selon un mécanisme de Langmuir et qu’une étape qui pourrait limiter la réaction est la migration du proton, résultant de l’adsorption de l’alcool sur TiO₂ vers le platine. L’ensemble des résultats a permis de proposer un mécanisme réactionnel rendant compte de toutes les données expérimentales obtenues.