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Catalyse et Séparation

Bien désulfurer les carburants : une question d’orientation

Les catalyseurs d’hydrotraitement permettent de réduire les teneurs en soufre des carburants. Ils sont à base de MoS2, promus par du cobalt ou du nickel et supportés sur un oxyde, tel que l’alumine γ. Le support influe fortement sur la structure de la phase active, pour autant ce rôle n’avait jamais été complètement élucidé.

Avec le laboratoire de Réactivité de surface de l’UPMC, IFPEN a mis en œuvre une approche originale, basée sur la science des surfaces pour la catalyse hétérogène, dans le but d’étudier le rôle spécifique de quatre faces cristallines bien définies d’une alumine modèle (alumine α).

Cette approche originale a montré que :

  • la réactivité des différents plans cristallographiques vis-à-vis de l’adsorption du molybdène est contrôlée par la spéciation des hydroxyles de surface, qui détermine les charges superficielles à l’interface eau/support oxyde, lors de la phase d’imprégnation du métal ;
  • il s’avère ainsi que la face C est inerte et que le plan R possède une capacité d’adsorption limitée, tandis que les surfaces A et M sont très réactives vis-à-vis de l’adsorption de molybdène ;
  • lors de la sulfuration de ces solides, les faces A et M présentent les taux de sulfuration les plus importants. À l’inverse, un faible taux de sulfuration est obtenu sur la surface R.

L’analogie structurale entre les alumines α et γ a permis d’étendre ces résultats aux catalyseurs industriels, pour lesquels il est ainsi établi que la dispersion du molybdène et le taux de sulfuration dépendent de l’orientation cristallo-graphique de la surface du support oxyde.

Cette connaissance nouvelle offre un levier de progrès pour le développement des catalyseurs d’hydrotraitement via le contrôle adéquat de la morphologie de l’alumine γ.

 

Contact scientifique : elodie.devers@ifpen.fr 

Article paru dans Science@ifpen n° 25 - Juillet 2016

Publications

  1. C. Bara, L. Plais, K. Larmier, E. Devers, M. Digne, A-F. Lamic-Humblot, G. Pirngruber, X. Carrier, Aqueous-Phase Preparation of Model HDS Catalysts on Planar Alumina Substrates: Support Effect on Mo Adsorption and Sulfidation, J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 15915−15928.
    >> DOI: 10.1021/jacs.5b10975
      
  2. C. Bara, E. Devers, M. Digne, A-F. Lamic-Humblot, G. Pirngruber, X. Carrier, Surface Science Approaches for the Preparation of Alumina-Supported Hydrotreating Catalysts, ChemCatChem, 2015, 7, 3422−3440.
    >> DOI: 10.1002/cctc.201500436

 

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