Etude des catalyseurs aux métaux nobles déposés sur les zéolithes : Hydrogénation sélective du butadiène

Abstract

Des catalyseurs au palladium et au rhodium déposés sur des zéolithes de type Faujasite (Y et X) et de type pentasil (ZSM-5) ont été préparés pour la présente étude. La méthode de préparation utilisée est celle de l’échange ionique. Le palladium s’échange sous-forme de complexe [Pd(NH3)4]²+ et le rhodium sous-forme de complexe [Rh(H2O)6]3+. La caractérisation de ces solides au cours de différents traitements thermiques et après l’adsorption de divers réactifs, a permis de préciser leur état d’oxydation et de montrer, ainsi, l’aptitude des matrices zéolithiques à stabiliser les ions des métaux de transition dans un état d’oxydation inhabituel, et de montrer aussi le comportement des zéolithes en tant que solvants solides. Les complexes carbonyles du rhodium ont été synthétisés dans les zéolithes ; l’étude de leur réactivité, suivie par spectroscopie infrarouge, a montré que ces complexes, liés au réseau zéolithique, peuvent échanger ou additionner des ligandes de manière analogue à leurs homologues solubles. L’activité catalytique de ses solides dans leur état métallique a été testée en réaction d’hydrogénation du butadiène. Ces catalyseurs subissent une désactivation, très rapide au départ, et qui dépend de la teneur en métal dans la zéolithe. Cette désactivation obéit à un modèle cinétique simple, basé sur l’indépendance de la loi cinétique d’hydrogénation et de la loi de désactivation selon le modèle proposé par LEVENSPIEL. L’empoissonnement par le monoxyde de carbone entraîne une chute sensible de l’activité ainsi qu’une amélioration importante de la sélectivité en hydrogénation partielle, avec une meilleure stabilité du catalyseur. L’action conjointe de l’hydrocarbure et de l’hydrogène, à la température de réaction, conduit, après empoisonnement, à une décarbonylation progressive du catalyseur.