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Catalyseurs à base Catalyseurs à base de complexes de de complexes de
platine incorporés platine incorporés dans les murs de dans les murs de
silices silices mésoporeuses mésoporeuses périodiques ; périodiques ; réactivité en réactivité en
hydrogénationhydrogénation
Laboratoire de Laboratoire de ChimieChimie
UMR 5182UMR 5182
sommaire
1- Introduction hétérogénéiser un système catalytique matériaux mésoporeux fonctionnalisés hydrogénation par les systèmes bimétalliques Pt-Sn
2- Matériaux Hybrides synthèse des précurseurs et des matériaux caractérisations
3- Réaction avec SnCl2 mise au point en solution application aux matériaux
4- Réactivité Catalytique étude de catalyse homogène catalyse par les matériaux hybrides
5- Conclusions
IntroductionIntroductioncatalyse hétérogène
Avantages attendus Manutention, mise en œuvre et séparation du
milieu réactionnel aisés Chimie verte : moins d’étapes gourmandes en
produits chimiques et énergie pour récupérer, recycler les catalyseurs
Comment hétérogénéiser ? Changer la phase du catalyseur : phases liquide – phase solide
catcat
RR PP
catcat
RR PP
SiOSiO22
IntroductionIntroductioncatalyse hétérogène
Interactions avec le support solide Interactions de Van der Walls (physisorption) Interactions électrostatiques Encapsulation dans un support poreux Liaisons covalentes
catcat
?
Supports : polymères organiques ou inorganiques Copolymères styrène – divinyl-benzène Silice : oxyde inerte le plus utilisé et facilement mis en œuvre
IntroductionIntroductionmatériaux mésostructurés
Historiquement : famille M41S (Mobil Corp. 1992)
10nm
Caractéristiques Grandes surfaces spécifiques (500 – 1200 m2/g) Distribution étroite et facilement modulable de grandes tailles de pore (> 2 nm) Propriétés d’interfaces contrôlables
Extension de la chimie des matériaux poreux
IntroductionIntroductionmatériaux mésostructurés
O
O O O
O
OH H H {S+ I–}
Condensation basique :
interface {S+.I–} (MCM-41, LUS…)
O O
H
H+OHH+
OHH+
OOHH+OOHH+
OOHH+ H
X–
X– X–X–
X– X–{S+ X– I+}
Condensation acide :
interface {S+ X– I+} (SBA-3)
Si(OR)4 Si(OR)4 Si(OR)4
Si(OR)4
Mécanismes de synthèse Précurseur de silice + gabarit + eau + catalyseur de condensation (H+, OH-, F-…) Assemblage supramoléculaire Mécanisme cristal-liquide ou coopératif
IntroductionIntroductionmatériaux mésostructurés
Fonctionnalisation organique des silices mésostructurées Intérêt : introduction de propriétés de surface ou catalytiques Création de matériaux hybrides
Par greffage post-synthétique Support à porosité libre Réaction avec silanols de surface
Approche intégrée : utilisation finale entrant dans la conception même du matériau Par co-condensation
Mélange de précurseurs de silice Nouvelle avancée depuis 1999 : PMOS
IntroductionIntroductionmatériaux mésostructurés
Periodic Mesoporous OrganoSilica Nouvelle classe de matériaux hybrides
mésostructurés Principe de synthèse : condensation de
précurseurs adéquats, pour répartir les fonction R de manière homogène à l’intérieur des murs
R = organiques (alkyl, aryl)
Précurseurs de silice : silsesquiloxanes purs en mélange avec TE(M)OS (silice
inorganique = agent de réticulation)
R +
S
(CH2)Fe
S S
CH2CH2
IntroductionIntroductionmatériaux PMOS fonctionnels
Travaux intégrant des complexes de métaux de transition
V
O
N
O
R1
S
(MeO)3Si
N
O
R1
S
Si(OMe)3
R2 R2
Baleizão et al (J. Catal. 2004) Synthèse : milieu basique, 4j, 90°C, co-solvant EtOH,
Si : TEOS 98%, complexe 2% Utilisation catalytique : cyanosilylation des aldéhydes
Dufaud et al (Angew. Chem. 2005) Synthèse : milieu acide, 3h, 25°C, co-solvant MeCN,
Si : TEOS 99% ; complexe 1% Utilisation catalytique : hydrogénation des alcènes
Rh
PPh2
Si(OEt)3
Ph2PSi(OEt)3
PPh2
(EtO)3Si
Cl
répartition homogène des fonctions liaisons covalentes entre les
fonctions et le support
conservation de l’intégrité du site de coordination
accessibilité des sites
IntroductionIntroductionobjectifs matériaux
Extension de la méthodologie d’incorporation aux complexes à base de platine
Comparaison avec matériau de référence SBA-15
(fonctionnalisation post-synthèse) complexe homogène
Utilisation en hydrogénation
Pt
PPh2
PPh2
Cl Cl
(EtO)3Si Si(OEt)3
H2
Pt : Sn
Pt
Cl
Cl PPh3
PPh3Pt Pt Pt
IntroductionIntroductionhydrogénation catalytique
Systèmes Pt-Sn pour l’hydrogénation de C=C Mécanisme réactionnel
PtPh3P SnCl3
H PPh3
PtPh3P SnCl3
H PPh3
PtPh3P SnCl3
PPh3
PtPh3P SnCl3
PPh3
R
R
H
RH
H
R
(Ph3P)2 Pt Cl2
(Ph3P)2 Pt HCl
(Ph3P)2 Pt Cl SnCl3
SnCl2 H2HCl
H2
HClSnCl2
PtPh3P SnCl3
H PPh3
R
PtPh3P SnCl3
PPh3
R
R
Hydrogénation
Isomérisation
R
H2
IntroductionIntroductionhydrogénation catalytique
Rôle des composantes du complexe de Pt-Sn
Platine : coordonner les réactifs, décoordonner les produits
Phosphine : stabiliser le complexe
SnCl3- : accepteur π, facilite la coordination d’hydrure ; effet trans sur l’hydrure
PtPt
SnClSnCl33
HH
Ph3P PPh3
sommaire
1- Introduction Hétérogénéiser un système catalytique Matériaux mésoporeux fonctionnalisés Hydrogénation par les systèmes bimétalliques Pt-Sn
2- Matériaux Hybrides Synthèse des précurseurs et des matériaux Caractérisations
3- Réaction avec SnCl2 Mise au point en solution Application aux matériaux
4- Réactivité Catalytique Étude de catalyse homogène Catalyse par les matériaux hybrides
5- Conclusions
Matériaux HybridesMatériaux Hybridessynthèse
Précurseur moléculaire Synthèse
O=
PP
h2–
PP
h2–
Pt
PPh2
PPh2
Cl Cl
(EtO)3Si Si(OEt)3
PtCl2 + 2 PhCN
PtCl2(PhCN)2 cis/trans PtCl2(COD)
2 Ph2P-CH2CH2-Si(OEt)3
cis
Analyse RMN 31P{1H} (CD2Cl2)
Pt-
PP
h2–
Pt-PPh2- : = 11,3 ppm ; 3650 Hz195 31
1
Pt- P=J
Analyse élémentaire
P/Pt = Cl/Pt = Si/Pt = 2
Matériaux HybridesMatériaux Hybridessynthèse
matériaux PMOS
Composition molaire du gel de synthèse :
1 SiO2 0,17 CTAB 9,2 HCl 4,3 MeCN 120 H2O Provenance du silicium : complexe et TEOS 1:99 ou 2:98
Silylation / stabilisation :
Me3SiCl : 2,5 g / g matériau. 1,5-2,5 h 50°C toluène
AA
BB
CC
CTABHCl½ MeCNH2O
TEOSComplexe½ MeCN
A + BA + B
10 minTamb
A + B+ C
A + B+ C
3hTamb
Retrait du tensioactif : 3 extractions EtOH 50°C 30 min
siliceinorganique
groupesSiMe3
complexede Pt
Pt@PMOSPt@PMOS
Matériaux HybridesMatériaux Hybridessynthèse
matériau de référence SBA-15
Support de silice mésoporeuse Composition molaire du gel de synthèse :
1 SiO2 0,017 P123 5.85 HCl 162 H2O Provenance du silicium : TEOS
40°C / 20h100°C / 24h
450°C / 4 h
Greffage du complexe de platine Séchage du matériau Greffage : 90°C 36h toluène sec
Silylation Séchage sous vide Me3SiCl : 2,5 g / g matériau ; 50°C 3h toluène
siliceinorganique
groupesSiMe3
complexede Pt
Pt@SBA15Pt@SBA15
Matériaux HybridesMatériaux Hybridescaractérisation
Diffraction de rayons X : périodicité structurale
Pt@PMOS
a = tel qu’isolé du gel ; b = après silylation ; c = après extraction
Pas d’effet de la présence ou de la teneur en complexe
Pas d’effet de la durée de silylation
100
110 200
Pt@SBA15 : Pt = 2,2%
a = support ; b = après greffage ; c = après silylation
100 110 200
Matériaux HybridesMatériaux Hybridescaractérisation
Porosimétrie à l’azote
Pt@PMOS
[Pt] : = 0% ; = 1,2% ; Δ = 2,5%
15 20 25 30 35 40
dV
/ d
D
Diamètres de pore (Å)
0,05 cm3.g-1.Å-1
Pt@SBA15
étapes : = support ; ▲ = après greffage et silylation
50 100 150 200
dV
/ d
D
Diamètres de pore (Å)
0,05 ml.g-1.Å-1
Matériaux HybridesMatériaux Hybridescaractérisation
Caractéristiques structurales
support SBA-15 avant greffage
1,910,5
Surface : 920 m2/gVolume : 1,26 ml/g
CBET : 120
en nm
Pt@SBA15
2,79,3
Surface : 540 m2/gVolume : 0,82 ml/g
CBET : 68
en nm
Pt@PMOS
1,72,4
Surface : 1000 m2/gVolume : 0,62 à 0,48 ml/g
CBET : 30
en nm
Matériaux HybridesMatériaux Hybridescaractérisation
Caractérisations quantitatives Constitution des matériaux
répartition molaire du silicium et rendements de synthèse
RMN CP-MAS 29Si
Pt@SBA-15
Pt@PMOS0,55.10-2 1,26.10-2 0,8.10-2
synthèse 90% 80% -
inorg
PtSi
M T1 à T3 Q2 à Q4
Matériaux HybridesMatériaux Hybridescaractérisation
Caractérisations quantitatives Thermogravimétrie : comparaison des pertes de masse et leur dérivées
déshydratation COMBUSTIONCOMBUSTION condensation
Pt@PMOS 2,5% Pt
Pt@SBA15 2,2% Pt
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Dér
ivée
Température (°C)
Dé
rivé
e100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
80
85
90
95
100
Mas
se r
ésid
uelle
(%
)
200 300 400 500 600
200 300 400 500 600
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
Dér
ivée
(%
/min
)
Température (°C)
0,5 %/min
0,25 %/min
Matériaux HybridesMatériaux Hybridescaractérisation
Caractérisations quantitatives Thermogravimétrie : comparaison des profils de dégradation thermique
Référence PMOS sans complexe de Pt
PtCl2{PPh2(C2H4)Si(OEt)3}2
Pt@SBA15
Pt@PMOS
Matériaux HybridesMatériaux Hybridescaractérisation
Caractérisation du complexe immobilisé Matériaux Pt@PMOS
Analyseélémentaire
(±0,1)
P/Pt = 1,7 à 1,9Cl/Pt = 2,6 à 3,3
11 ppm
195 31
1
Pt PJ
3400 Hz
RMN CP-MAS 31P
EXAFS seuil Pt
N(P+Cl) = 4,3 ± 0,6R = 231,1 ± 0,7 pm
PtPt
ClCl ClCl
PPh2
SiPPh2
Si
Matériaux HybridesMatériaux Hybridescaractérisation
Caractérisation du complexe immobilisé Matériau Pt@SBA15
Analyseélémentaire
(±0,1)
P/Pt = 2,0Cl/Pt = 2,1
11 ppm
195 31
1
Pt PJ
3400 Hz
RMN CP-MAS 31P
EXAFS seuil Pt
N(P+Cl) = 3,8 ± 0,2R = 228,8 ± 0,8 pm
PtPt
ClCl ClCl
Ph2P
Si
PPh2
Si
sommaire
1- Introduction Hétérogénéiser un système catalytique Matériaux mésoporeux fonctionnalisés Hydrogénation par les systèmes bimétalliques Pt-Sn
2- Matériaux Hybrides Synthèse des précurseurs et des matériaux Caractérisations
3- Réaction avec SnCl2 Mise au point en solution Application aux matériaux
4- Réactivité Catalytique Étude de catalyse homogène Catalyse par les matériaux hybrides
5- Conclusions
Réaction avec SnClRéaction avec SnCl22mise au point en solution
Mise au point du protocole en solution
PtPt
SnClSnCl33
ClCl
P PPtPt ClClP
P
ClCl
PtPt ClClP
P
SnClSnCl33
+2 eq SnCl2
acétone / CH2Cl225°C, 1 nuit
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
Déplacement chimique (ppm)
A B
P = Ph3P : RMN 31P (CD2Cl2)
4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0
H3
H4
H2
déplacement chimique (ppm)
a
b
H1
P = Ph2P(C2H4)Si(OEt)3 : RMN 1H (CD2Cl2)
: A
: B
Réaction avec SnClRéaction avec SnCl22application aux matériaux hybrides
Résultats conformes Rapport molaire Sn/Pt = 1 Quantités de Si et Pt inchangées Caractéristiques structurales identiques Profils de TG différents pour Pt@PMOS
Résultats inattendus Spectres RMN 31P identiques Augmentation des rapports Cl/Pt et Cl/Sn
inférieure à 2 Profil de TG inchangé pour Pt@SBA15
ouacétone / CH2Cl2 ● 25°C, 1 nuit ● Lavage acétone
+ 2 eq. SnCl+ 2 eq. SnCl22
1 2 3 4 5 6 7
Degrés (2)
20000 cps
Pt
Pt + SnDRX
(Pt@PMOS)
200 400 600 800 1000-0,7-0,6-0,5-0,4-0,3-0,2-0,10,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,01,11,2
Température (°C)
0,5 %/min
Pt
Pt + SnDTG(Pt@PMOS)
Réaction avec SnClRéaction avec SnCl22application aux matériaux hybrides
Spectroscopie EXAFS au seuil du platine
a: PtSn@PMOS 2,5% ; b: PtSn@SBA15 2,2% ;
majoritairement : pas de preuve de création de liaison Pt-Sn
apparition de liaison Pt-Cl*, compatible avec un pont chlore
Pt Cl Sn260 pm
Paramètres de simulation EXAFS Matériau hybride
paire abs-diff N R (pm) 2(pm2) v
2
Pt-P&Cl 3,6 ± 0,2 228,5 ± 0,7 98 ± 14 0,50 PtSn@PMOS 2,5% Pt-Cl* 0,4 ± 0,2 271 ± 10 98
Pt-P&Cl 3,9 ± 0,1 229,3 ± 0,7 91 ± 10 0,37 PtSn@SBA15 2,2% Pt-Cl* 0,1 ± 0,1 262 ± 10 91
0 1 2 3 4 5 6
R (Å)
ab
c: complexe Pt(Cl)(SnCl3)(PPh3)2
d: complexe PtCl2{PPh2—Si(OEt)3}2
0 1 2 3 4 5 6
R (Å)
ab
c
d
Réaction avec SnClRéaction avec SnCl22application aux matériaux hybrides
Spectroscopie EXAFS au seuil de l’étain
a: PtSn@PMOS 2,5% ; b: PtSn@SBA15 2,2% ;
0 1 2 3 4 5 6
R (Å)
a
bc: complexe Pt(Cl)(SnCl3)(PPh3)2
0 1 2 3 4 5 6
R (Å)
a
b
c
Réaction avec SnClRéaction avec SnCl22application aux matériaux hybrides
Spectroscopie EXAFS au seuil de l’étain Signaux réels et simulés pour les matériaux PtSn@PMOS 1,2% et PtSn@SBA15 2,2%
Réaction avec SnClRéaction avec SnCl22application aux matériaux hybrides
Spectroscopie EXAFS au seuil de l’étain
Apparition d’oxygène dans la coordination Défaut de chlore à 237 pm Chlore pontant à 255 pm
Apparition de silicium pour Pt@SBA15 : Sn-O-SiPt Cl Sn
260 pm 255 pm
Paramètres de simulation EXAFS Matériau hybride
paire abs-diff N R (pm) 2(pm2) v
2
Sn-O 3,8 ± 0,5 200,8 ± 0,6 49 ± 14 0,76
Sn-Cl 2,0 ± 0,3 235 ± 3 49 PtSn@PMOS
2,5% Sn-Cl* 0,4 ± 0,5 251 ± 10 49
Sn-O 3,5 ± 0,3 201,3 ± 0,5 45 ± 11 0,59
Sn-Cl 2,1 ± 0,2 237 ± 1 45 PtSn@PMOS
1,2% Sn-Cl* 0,4 ± 0,2 257 ± 6 45
Sn-O 5,1 ± 0,4 203,0 ± 0,4 57 ± 9 1,14
Sn-Cl 0,7 ± 0,2 237 ± 2 57 PtSn@SBA15
2,2% Sn-Si 1,7 ± 0,2 328 ± 3 82 ± 59
Présence de plusieurs espèces d’étain Variation du degré d’oxydation de l’étain
Réaction avec SnClRéaction avec SnCl22application aux matériaux hybrides
Spectroscopie XANES au seuil de l’étain
- - - - - -– - - - –– - – - –––––––
SnCl2, Pt(Cl)(SnCl3)(PPh3)2, PtSn@PMOS 2,5%, PtSn@SBA15 2,2%
Décalage vers des hautes énergies du seuil d’absorption lorsque l’élément se trouve dans les matériaux
Oxydation de l’élément
Réaction avec SnClRéaction avec SnCl22application aux matériaux hybrides
Conclusions EXAFS et XANES au seuil de l’étain
nombre de coordination moyen en oxygène (○ et ●)et en chlore (Δ et ▲) autour de l'étain
Hypothèse : deux types d’espèces d’étain Type riche en oxygène
État d’oxydation élevée (+4) Coordination moyenne : - 1 chlore (237 pm)- 5 oxygènes (203 pm), dont 2 pontants avec
un silicium Très majoritaire dans le matériau SBA-15
Type riche en chlore État d’oxydation plus bas (+3 à +4) Coordination moyenne : - 3 chlores (237 pm)- 1 chlore (254 pm)- 1 oxygène (203 pm) Existe en faible concentration dans les
matériaux PMOS, avec les espèces riches en oxygène
sommaire
1- Introduction Hétérogénéiser un système catalytique Matériaux mésoporeux fonctionnalisés Hydrogénation par les systèmes bimétalliques Pt-Sn
2- Matériaux Hybrides Synthèse des précurseurs et des matériaux Caractérisations
3- Réaction avec SnCl2 Mise au point en solution Application aux matériaux
4- Réactivité Catalytique Étude de catalyse homogène Catalyse par les matériaux hybrides
5- Conclusions
Catalyse d’hydrogénationCatalyse d’hydrogénationpré-étude homogène
Cerner les conditions de fonctionnement de catalyse
H2
catalyseur
Conditions standard déduites : = 40 bar, T = 80°C, 1 équivalent d’étain Solvants : CH2Cl2 + acétone (45 + 5 ml) Styrène / Pt = 500
2HP
catalyseur :PtCl2(PPh3)2 + SnCl2
0 10 20 30 40 50 600
20
40
60
80
100
Con
vers
ion(
%)
Pression H2 (bar)
Pression d’hydrogène
30 40 50 60 70 80 90 1000
20
40
60
80
100
Co
nve
rsio
n (
%)
Température (°C)
Température
0 2 4 6 8 100
20
40
60
80
100
Equivalents d'étain (Sn/Pt)
Con
vers
ion
(%)
Excès de co-catalyseur
Paramètres d’étude : Solvants : CH2Cl2 +
acétone (1 à 5 ml) Styrène / Pt = 500 Durée : 180 min
Catalyse d’hydrogénationCatalyse d’hydrogénationmatériaux hybrides
Matériaux PMOS et SBA-15 Aucune activité sans étain
0 30 60 90 120 150 1800
10
20
30
40
50
Co
nve
rsio
n (
%)
Temps (minutes)
0 30 60 90 120 150 1800
10
20
30
40
50
Co
nve
rsio
n (%
)
Temps (minutes)
Système catalytique
Vmoy 20 à 60 min
Conversion à 180 min
Conversion ultime (temps)
Matériau (% massique Pt)
TOF (min-1) % %
in situ 0,5 17,5 – Pt@PMOS 1,2%
ex situ 0,5 20 76 (15h)
in situ 0,4 11 – Pt@PMOS 2,5%
ex situ 0,8 19 –
in situ 0,8 25 – Pt@SBA-15 2,2%
ex situ 0,9 29 –
Système in situ
Système ex situ
Les matériaux ex situ sont actifs Activité un peu supérieure pour les matériaux de
référence SBA-15 Activité des matériaux PMOS ne dépend pas de la
concentration en complexe de Pt
P = 40 bar, T = 80°C Styrène / Pt = 500, 500 mg/50 ml Solvants : CH2Cl2 + acétone (5 ml)
Catalyse d’hydrogénation Catalyse d’hydrogénation matériaux hybrides
Catalyses homogènes et hétérogènes
0 30 60 90 120 150 180 2100
20
40
60
80
100
Co
nve
rsio
n (
%)
Temps (minutes)
Système catalytique
Vmoy 20 à 40 min
Conversion à 180 min Nature du catalyseur
(% massique Pt) TOF (min-1) %
PtCl2(PPh3)2 + SnCl2 in situ 3,8 83
Pt(Cl)(SnCl)3(PPh3)2 ex situ 6,8 98
in situ 0,2 11 Pt@PMOS 2,5%
ex situ 0,6 19
in situ 0,8 25 Pt@SBA15 2,2%
ex situ 0,9 29
Système in situ
Système ex situ
0 30 60 90 120 150 180 2100
20
40
60
80
100
Con
vers
ion
(%)
Temps (minutes)
P = 40 bar, T = 80°C Styrène / Pt = 500, 500 mg/50 ml Solvants : CH2Cl2 + acétone (5 ml)
Activité inférieure pour les systèmes hétérogènes : insertion incomplète de l’étain en conditions réactionnelles
sommaire
1- Introduction Hétérogénéiser un système catalytique Matériaux mésoporeux fonctionnalisés Hydrogénation par les systèmes bimétalliques Pt-Sn
2- Matériaux Hybrides Synthèse des précurseurs et des matériaux Caractérisations
3- Réaction avec SnCl2 Mise au point en solution Application aux matériaux
4- Réactivité Catalytique Étude de catalyse homogène Catalyse par les matériaux hybrides
5- Conclusions
ConclusionConclusion…
Structure et localisation des complexes dans les matériaux PMOS Caractéristiques structurales Stabilité thermique Stabilisation sous faisceau de rayons-X Activité catalytique : homogénéité des sites
Rétention de la structure du site de coordination du platine RMN du 31P et analyse élémentaire EXAFS
Réaction avec SnCl2 EXAFS : 2 espèces d’étain, l’une minoritaire,
riche en chlore avec pont Pt-Cl-Sn, l’autre majoritaire, riche en oxygène avec ponts Sn-O-Si
Activité catalytique Formation incomplète de l’espèce active
PtPt
ClCl ClCl
PPh2
SiPPh2
Si
PtPt
ClCl ClCl
Ph2P
Si
PPh2
Si
PerspectivesPerspectives…
Travaux en cours (Arnaud Boullanger, M2) Immobilisation du complexe bimétallique PtCl(SnCl3)(PPh2(C2H4)Si(OEt)3)2
Sa synthèse par échange de ligands provoque une désinsertion du ligand SnCl3-, et l’obtention d’une paire d’ions {Pt+ Sn-} inactive en catalyse
Études de recyclage et de désactivation
A plus long terme Rechercher une synthèse du silane bimétallique, évitant la formation de
paire d’ions {Pt+ Sn-} Travail sur le matériau :
Modifier la surface pour éviter l’oxydation de l’étain et la rendre compatible avec SnCl2
Synthèse directe totale : TEOS + complexe de Pt + SnCl2
Caractérisation in situ par EXAFS
Extension à d’autres réactions : hydroformylation, isomérisation …
RemerciementsRemerciements…
Rapporteurs et Membres du Jury
Groupe M. H. Véronique Dufaud et Laurent Bonneviot Belén, Delphine, Sébastien, Ping, Stéphanie, Virginie, Kun, Wenjuan, Reine, Anissa,
Arnaud et tous les autres …
Aide technique, scientifique et administrative ENS Lyon IRCE Lyon SCA Solaize CPE Lyon ESRF Grenoble
Catalyseurs à base Catalyseurs à base de complexes de de complexes de
platine incorporés platine incorporés dans les murs de dans les murs de
silices mésoporeuses silices mésoporeuses périodiques ; périodiques ; réactivité en réactivité en
hydrogénationhydrogénation
Laboratoire de Laboratoire de ChimieChimie
UMR 5182UMR 5182
Catalyse d’hydrogénationCatalyse d’hydrogénationpré-étude homogène
Influence de paramètres réactionnels Nature du système catalytique
Préparation : in situ
ex situ
PtPtClCl22((PPhPPh33))22 + + SnSnClCl22
PtPt((ClCl)()(SnClSnCl33)()(PPhPPh33))22
Vmoy entre 20 et 40 min.
Conversion à 180 min Nature du catalyseur
TOF (min-1) %
PtCl2(PPh3)2 + SnCl2 (in situ) 7,2 99
Pt(Cl)(SnCl)3(PPh3)2 (ex situ) 7,3 100
0 30 60 90 120 150 1800
20
40
60
80
100
Co
nve
rsio
n (
%)
Temps (minutes)
P = 40 bar, T = 80°C Styrène / Pt = 500, 800 mg/50 ml Solvants : CH2Cl2 + acétone (5 ml)
Activité identique, mais commençant plus « tôt » pour le système ex situ
Catalyse d’hydrogénationCatalyse d’hydrogénationpré-étude homogène
Influence de paramètres réactionnels Quantité de co-catalyseur
0 30 60 90 120 150 1800
20
40
60
80
100
Co
nve
rsio
n (
%)
Temps (minutes)
0 30 60 90 120 150 1800
20
40
60
80
100
Co
nve
rsio
n (
%)
Temps (minutes)
Rapport Sn/Pt
Sn ajouté
Vmoy 20 à 40 min
Conversion à 180 min
Conversion ultime (temps) Nature du catalyseur
équiv. TOF (min-1) % %
1 1 7,2 100 –
5 5 4,8 81 96 (16h) PtCl2(PPh3)2 + SnCl2
(in situ) 10 10 3,1 45 77 (18h)
1 0 7,3 100 –
5 4 4,0 87 98 (22h) Pt(Cl)(SnCl)3(PPh3)2
(ex situ) 10 9 5,6 81 97 (18h)
Système in situ
Système ex situ
Effet de promotion initial avec des équivalents supplémentaires
Effet inhibiteur de l’excès d’étain après 1 heure
P = 40 bar, T = 80°C Styrène / Pt = 500, 800 mg/50 ml Solvants : CH2Cl2 + acétone (5 ml)
Catalyse d’hydrogénationCatalyse d’hydrogénationpré-étude homogène
Influence de paramètres réactionnels Présence et quantité de co-solvant
0 30 60 90 120 150 180 2100
20
40
60
80
100
Co
nve
rsio
n (
%)
Temps (minutes)
Volume de co-solvant
Vmoy 20 à 30 min
Conversion à 180 min
Conversion ultime (temps) Nature du catalyseur
ml TOF (min-1) % %
0 3,4 95 –
1 7,1 85 97 (14h) PtCl2(PPh3)2 + SnCl2
(in situ) 5 7,2 98 –
0 5,0 97 – Pt(Cl)(SnCl)3(PPh3)2 (ex situ) 5 5,5 100 –
Système in situ
Système ex situ
0 30 60 90 120 150 180 2100
20
40
60
80
100
Co
nve
rsio
n (
%)
Temps (minutes)
Dans les premières minutes de réaction, une grande quantité d’acétone ralentit un peu la réaction
Influence positive après 60 minutes
P = 40 bar, T = 80°C Styrène / Pt = 500, 800 mg/50 ml Solvants : CH2Cl2 + acétone
EXAFSEXAFS…
Traitement complet des données
Figure B. 2 : EXAFS du complexe cis-[PtCl2(PPh3)2] ;
a : oscillations entre 3 et 15 Å-1 (bruit = 0,01) ;
b : transformée de Fourier calculée avec une fenêtre de type Kaiser (t =3,0), ;
c : Filtre de transformée de Fourier du signal expérimental pris entre 1,18 et 2,46 Å et simulation avec dPt-Cl = dPt-P = 230,7 pm et σp
2 = σ Cl2 = 23 pm2 ;
d : transformée de Fourier inverse du filtre et de la simulation.