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Catalyse et Séparation

La greffe moléculaire ravive les catalyseurs

Le durcissement des normes environnementales fait des procédés d’hydrocracking et d’hydrotraitement une priorité des industriels du raffinage pour la production de carburants propres.

Un levier essentiel pour améliorer ces procédés est d’augmenter l’efficacité des catalyseurs employés : une phase disulfure de tungstène promue par du nickel (NiWS) et supportée sur silice-alumine amorphe (ASA).

Or, les préparations conventionnelles ne permettent pas une maîtrise suffisante de la genèse de la phase active NiWS optimale, en termes de nombre et de qualité des sites actifs.

Dans le cadre d’une collaboration avec l’ETH Zürich, les chercheurs d’IFPEN ont développé et mis en œuvre une méthode innovante de préparation de catalyseurs, inspirée de la chimie organométallique de surface (COMS), qui permet de greffer, de manière contrôlée,des précurseurs moléculaires de tungstène (W) et de nickel (Ni) sur la surface du support.

Les phases WS2 et NiWS, obtenues après sulfuration, ont révélé une activité catalytique inégalée, due à la présence de nano-cristallites formées à température ambiante et à la modulation de leurs morphologies bidimensionnelles.

C’est la combinaison de caractérisations multitechniques de pointe (RMN, spectroscopie IR, XPS, TEM, STEM-HAADF) et de calculs quantiques ab initio qui a permis l’explication rationnelle de cette performance sans précédent.

Grâce à ces travaux, IFPEN dispose d’une nouvelle méthodologie de synthèse de catalyseurs, prometteuse non seulement au plan industriel, mais tout autant pour l’exploration d’autres catalyseurs de type sulfures, à base de molybdène.

 

Contact scientifique : pascal.raybaud@ifpen.fr

Article paru dans Science@ifpen n° 19 - Décembre 2014

Publications

  • T. Alphazan, A. Bonduelle-Skrzypczak, C. Legens, A.S. Gay, Z. Boudene, M. Girleanu, O. Ersen, C. Copéret, P. Raybaud. Highly Active Nonpromoted Hydrotreating Catalysts through the Controlled Growth of a Supported Hexagonal WS2 Phase - ACS Catalysis, 2014.
    >> DOI: 10.1021/cs501311m
  • M. Girleanu, T. Alphazan et al. - Magnifying the Morphology Change Induced by a Nickel Promoter in Tungsten(IV) Sulfide Industrial Hydrocracking Catalyst: A HAADF-STEM and DFT Study - ChemCatChem 6, 2014, 1594.
    >> DOI: 10.1002/cctc.201402115

 

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