Date : 2001
Type : Livre / Book
Type : Thèse / ThesisLangue / Language : français / French
Résonance magnétique nucléaire
Résonance paramagnétique électronique
Collection : Lille-thèses / Atelier de reproduction des thèses / Lille : Atelier national de reproduction des thèses , 1983-2017
Résumé / Abstract : Les oxydes de cérium et de vanadium présentent d'intéressantes propriétés catalytiques dans les réactions d'oxydation. Dans le but d'évaluer le comportement catalytique vis-à-vis de l'oxydation de particules carbonées, des systèmes oxydes renfermant à la fois les éléments vanadium et cérium ont été préparés par la méthode d'imprégnation. Les systèmes V-Ce-O, ainsi synthétisés ont été caractérisés aux deux états ; oxydé et réduit en utilisant différentes techniques physico-chimiques : DRX, TG-DSC, spectroscopie Raman, RMN de 51V MAS, RPE, SPX, RTP et OTP. Des informations essentielles sur la nature et la stabilisation des différentes espèces de vanadium à la fois en fonction de la teneur en vanadium mais aussi en fonction de la température de traitement des catalyseurs, ont été tirées. Ainsi, pour une faible teneur en vanadium, des chaînes polymériques V-O-V ont été observées. Elles sont en forte interaction avec la cérine et présentent relativement une bonne stabilité dans le domaine de température de 400-550°C. En augmentant la concentration en vanadium, des espèces de surface de type tétraédrique et des cristaux de type V2O5 sont mis en évidence et évoluent, à des températures élevées (>500°C), vers la formation de la phase mixte d'orthovanadate de cérium CeVO4. Ce phénomène a lieu en présence d'un électron piégé dans une vacance d'oxygène proche de la phase CeVO4 et qui peut être considéré comme une sonde de la présence de cette dernière. En ce qui concerne le comportement redox des échantillons, il s'avère que pour une faible teneur en vanaduim, les espèces V-O-V et V2O5 en interaction avec CeO2, sont facilement réductibles tandis que leur réoxydation est partielle et lente. A l'inverse, pour une plus forte teneur en vanadium, les échantillons présentent le même comportement redox que les phases CeVO4 et V2O5 ; à savoir une réduction difficile et une réoxydation plus facile. Néanmoins, il a été mis en évidence qu'une réduction des ions vanadium est facilitée en présence de la cérine et vice versa. Ensuite la réactivité des catalyseurs à base de vanadium et de cérium pour la réaction d'oxydation d'une suie modèle (le noir de carbone)̀ a été évaluée. tous les solides testés se sont révélés actifs et sélectifs en CO2. D'autre part, un effet bénéfique de l'hydratation a été mis en évidence à la fois sur la réactivité et sur la vitesse d'oxydation des échantillons quand ceux-ci contiennent la phase pentoxyde de vanadium (V2O5). En dernier lieu, l'influence des oxydes d'azote (N2O, NO), introduit au mélange gazeux lors des tests, a été suivie. Dans ce cas, l'obtention de vitesse d'oxydation plus élevée en présence de N2O est clairement mise en évidence
Résumé / Abstract : The oxides such as CeO₂ and V₂O₅ are commonly used as catalysts in the depollution reactions. In order to evaluate the catalytical behaviour of these systems in the oxidation of diesel soot particles, vanadium-cerium oxide catalysts with different V/Ce atomic ratios, are prepared using the impregnation method. These solids are characterized, at oxide and reduced states, using different techniques : XRD, TG-DSC, Raman spectroscopy, ⁵¹V MAS NMR, EPR, XPS, TPR and TPO. Main information can be deduced about the nature of different vanadium species and their stabilisation either with the vanadium content in samples or with the treatment temperatures of the catalysts. Thus, only polymeric V-O-V chains are identified for low vanadium content. They are in strong interaction with the ceria surface and exhibit a relatively good stability in the temperature range of 400-500°C. With the increasing of the vanadium loading, tetrahedral surface species and V₂O₅ favor, particularly at high temperatures (≥ 500°C), the formation of the cerium orthovanadate (CeVO₄) phase. This phenomenon occurs in the presence of a trapped electron closely related to the CeVO₄ phase and which be considered as its presence probe. The redox properties of the samples have been then investigated and show that for a low vanadium content, V-O-V chains and V₂O₅, which are in interaction with CeO₂, are easely reducible whereas they are partially and slowly reoxidized. Conversely, for a higher vanadium loading, the V species are totally and fast reoxidized. Moreover, the reduction of vanadium ions is easier in the presence of ceria and vice versa. Finally, the catalyst reactivity was performed towards the model soot (carbon black) oxidation. In this way, the reactivity in carbon black oxidation is improved with no formation of carbon monoxide. Hence, the association of vanadium and ceria gives a catalyst with good performances on carbon black oxidation reaction. In addition, a beneficial effect of hydration at high vanadium loading, is observed. The influence of NOx is also studied. A global scheme that links the physico-chemical properties to the catalytical reactivity is suggested