Influence du support sur les propriétés catalytiques du platine

Abstract

Les catalyseurs métalliques préparés pour la présence étude ont des teneurs en Pt inférieures à 1% ; ils sont déposés sur MgO, Al₂O₃, SiO₂-Al₂O₃, zéolithes HY, CeO₂ et Nb₂O₅. Les propriétés texturales et les aires métalliques ont été déterminées après activation sous flux d’hydrogène, entre 573 et 773 K. Ces catalyseurs ont été testés dans deux réactions catalytiques, l’une considérée comme insensible à la structure des catalyseurs, la déshydrogénation du cyclohexane, à 540 K, l’autre considérée comme sensible à la structure des catalyseurs, l’hydrogénation du butadiène-1,3 à T = 330 K. Les résultats obtenus avec le cyclohexane pur confirment le caractère insensible de la réaction, dès lors que la technique de mesure de l’aire métallique est adaptée à la nature du catalyseur. Lors des mesures d’activités réalisées avec du cyclohexane contaminé par quelques ppm de thiophène, les catalyseurs dont le support est le plus acide présentent une bonne thiotolérance, de même qu’une bonne aptitude à la décontamination. L’existence d’interaction métal-support, peut dans certaines conditions, engendre également des propriétés de résistance à l’empoisonnement par le soufre. L’introduction de CH₂Cl₂ dans l’effluent gazeux conduit à des modifications intenses, principalement lorsque les supportes sont MgO, Nb₂O₅ et CeO₂ et que le précurseur de Pt ne contient pas de chlore. La majorité des effets s’explique par une "décontamination" par le Cl des particules métalliques polluées par des espèces provenant du support. La vitesse d’hydrogénation du butadiène-1,3 évolue de manière assez différente, au cours du temps, selon la nature des catalyseurs testés. Cependant, le nombre de rotations mesuré à l’équilibre, de part ses faibles variations, indique que la réaction est, dans ces conditions, peu sensible à la structure. La sélectivité en hydrogénation partielle dépend peu du degré de vieillissement mais par contre est fortement liée à la nature du catalyseur : pour des conversions comparables, elle approche 90% lorsque le support du Pt est basique et demeure proche de 40% lorsque le support est acide. L’empoisonnement par le soufre (ex: H₂S) entraîne une chute sensible d’activité ainsi qu’une amélioration de la sélectivité en hydrogénation partielle. L’action conjointe de l’hydrocarbure et de l’hydrogène, à 334 K, conduit après empoisonnement, à une désulfuration progressive du catalyseur. En conclusion, il est montré que les propriétés acido-basiques des supportes peuvent jouer un rôle dans l’état d’empoisonnement stationnaire, sous flux réactionnelle, ou dans la sélectivité des réactions d’hydrogénation de molécules polyinsaturées. Il semble que ces variations de propriétés, à l’état stationnaire, résultent d’une modification de l’état électronique des particules métalliques.