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Physique et Analyse

Caractériser les catalyseurs pour le Fischer-Tropsch : une affaire de SWING

La synthèse Fischer-Tropsch est un procédé catalytique de production d’hydrocarbures à partir d’un gaz de synthèse, pouvant provenir de la biomasse. C’est donc un procédé alternatif pour ce qui est de réduire la part du pétrole dans le mix énergétique et IFPEN cherche à en optimiser les performances, notamment par l’amélioration des catalyseurs.

Un des principaux verrous à lever est de relier les performances (activité, sélectivité) de ces catalyseurs, à base de cobalt nanoparticulaire, aux propriétés de la phase métallique. Pour cela, une bonne description multi-échelle de ces catalyseurs est une étape indispensable.

Dans ce but, une méthodologie a été développée pour obtenir une description inédite des nanoparticules de cobalt1. Elle met en œuvre deux techniques de pointe :

  • la tomographie électronique qui fournit une visualisation 3D des agrégats de cobalt (figure) à l’échelle du nanomètre, souligne en particulier une porosité de la structure différente selon l’état du catalyseur (oxyde ou réduit) ;
      
  • la diffusion anomale des rayons X (ASAXS), réalisée au synchrotron SOLEIL sur la ligne SWING, qui permet, quant à elle, de caractériser la répartition du cobalt, via la distribution en taille des particules et des agrégats. Les résultats ainsi obtenus ont conforté les observations réalisées en tomographie électronique, à savoir une plus grande dispersion du cobalt après l’étape de réduction.

Cette méthodologie permet de caractériser des catalyseurs à différentes échelles et dans tous les états rencontrés au cours de leur cycle de vie (oxyde, activé, usé).

Les résultats ainsi obtenus vont servir à mieux comprendre :

  • l’influence des conditions de préparation sur les propriétés de la phase active,
      
  • et le lien entre ces propriétés morphologiques et les performances catalytiques.

 

Contacts scientifiques :  severine.humbert@ifpen.fr   -   anne-sophie.gay@ifpen.fr

Article paru dans Science@ifpen n° 28 - Mars 2017

Publication

  1. S. Humbert, A.-S. Gay, A.-L. Taleb, V. Lefebvre, C. Dalverny, G. Desjouis, A. Berliet, T. Bizien.
     Travaux en cours de publication

 

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 C'est en analysant le catalyseur et la réaction chimique jusqu'au niveau des interactions entre électrons que les chercheurs trouvent comment rendre les catalyseurs plus efficaces et les carburants plus propres  
  
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Les rayons X de la ligne Samba du Synchrotron SOLEIL permet de suivre en direct la réaction chimique de piégeage du soufre impliquant hydrogène et catalyseur métallique - par Amélie Rochet (Doctorante Soleil Synchrotron - IFPEN) and Virginie Moizan (IFPEN)
>> site web SOLEIL