Propriétés physico-chimiques et catalytiques des systèmes : Gd-Bi-V-O et Mg-V-O/SiO₂ catalyseurs d'oxydéshydrogénation du propane

Abstract

Deux systèmes d’oxydes mixtes Bi-Gd-V-O et MgVO/SiO₂ ont été étudiés de part leurs propriétés physico-chimiques et catalytiques. Dans le cas du système BixGd₁₋xVO₄ deux domaines de solutions solides ont été mis en évidence par diffraction des rayons X. Le premier est quadratique de structure Zircon (0<x<0.64) et le second monoclinique de structure Fergusonite (0.93<x<1). La caractérisation de ces oxydes par différentes techniques spectroscopiques ainsi que par la réaction test d’oxydation du méthanol a permis de montrer l’apparition d’une phase de structure Scheelite au sein du domaine quadratique à partir de x=0.3. En outre, la substitution de l’ion Gd³⁺ par l’ion Bi³⁺ semble avoir pour effet un renforcement de la densité électronique de l’ion V⁵⁺ et une altération des longueurs de liaison Gd – O et Bi – O. Le test de ces oxydes dans la réaction d’oxydéshydrogénation du propane a révélé une bonne performance du catalyseur GdVO₄. En revanche l’introduction du Bismuth dans cette matrice semble conduire à une baisse importante de l’activité et de la sélectivité en propène. Par ailleurs l’étude catalytique du système Bi-Gd-V-O et MgVO/SiO₂, a permis de montrer l’incidence de la méthode de préparation sur la structure et sur les performances de ces oxydes. Dans le cas du système MgVO/SiO₂, la caractérisation préparés par imprégnation en deux étapes a montré la formation exclusive de la phase Mg₂V₂O₇ et ce quelque soit le rapport V/Mg. Les propriétés acido-basiques de ces solides ont pu être évaluées à l’aide des réactions test d’oxydation du méthanol et de l’isopropanol. Ainsi l’acidité augmente et la basicité diminue avec le rapport V/Mg. Nous avons également noté une augmentation du caractère redox qui a été lié aux groupements V=O. En fin, le comportement catalytique de ce système dans la réaction d’oxydéshydrogénation du propane a été déterminé en fonction du rapport V/Mg et du taux de recouvrement de la silice par le Magnésium.