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Design des nanocomposites métal-zéolithe hiérarchisés pour la synthèse directe des carburants à partir de biosyngas
Ce projet, dont l’acronyme est «DirectSynBioFuel », est soutenu par l’Agence National de la Recherche référence ANR-15-CE06-0004
Démarrage : février 2016
Durée : 36 mois
Montant de financement ANR : 329 680 €
Personnel recruté :
Dr. Nuno Batalha
Dr. Jan Prech
La production et de la consommation de l’énergie durable sont l’un des principaux défis dans un proche avenir pour la France et l’Europe. La production de biocarburants fait partie de la solution pour parvenir à ces défis majeurs. Les biocarburants de deuxième génération (essence, diesel, etc.) utilisent tous les types de biomasse non comestible comme les déchets de biomasse ligno-cellulosique et les résidus organiques, ce qui les rend particulièrement attrayants.
Les objectifs de ce projet portent sur :
- la préparation de nanoparticules métalliques uniformes, d'une taille et d'une composition contrôlées;
- la préparation des cristaux de zéolite hiérarchisés contenant des cavités et des macropores des tailles souhaitées;
- le nanocasting de nanoparticules métalliques dans le système poreux secondaire de la zéolite;
- l’encapsulation de nanoparticules métalliques dans les mésocavités de zéolite par une croissance secondaire de la structure de zéolithe.
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La nouveauté de ce projet est liée au développement des nouvelles stratégies de synthèse pour la préparation de nanocomposites métal-zéolite. Les supports cristallins microporeux, mésoporeux ou macroporeux servent comme matrice pour des nanoparticules métalliques, car les restrictions stériques offertes par les cages des zéolites limitent la taille des clusters et permettent ainsi un contrôle efficace de la dispersion métallique. Le confinement dans des cages peut entraver les interactions des clusters aves les sites acides et accroître leur stabilité. La régularité et la distribution uniforme des clusters métalliques dans une matrice de zéolite devraient entraîner une augmentation importante de la sélectivité et conduire à des rendements plus élevés en hydrocarbures ramifiés. Dans les catalyseurs finaux, la zéolite sera utilisée pour héberger des nanoparticules métalliques pour la synthèse Fischer-Tropsch, tandis que l’hydrocraquage et l’isomérisation des hydrocarbures se feront dans les micro-, méso - et macropores.
Un contrôle efficace de la morphologie de catalyseur a entraîné l’amélioration majeure des propriétés diffusionnelles de zéolite. Plusieurs méthodes de préparation des nano composites métal-zéolite et d'encapsulation de nanoparticules métalliques dans la zéolite ont été développées. Ces nouveaux catalyseurs ont démonté une performance fortement améliorée dans la synthèse d’hydrocarbures de type essence lors de la synthèse Fischer-Tropsch.
Des nouveaux catalyseurs nanocomposites à base de zéolite et de nanoparticules métalliques démontrant les propriétés remarquables pour la production directe de paraffines ramifiés à partir de gaz de synthèse ont été conçus. Ces nouvelles stratégies peuvent ensuite être utilisées pour la conception des catalyseurs bifonctionnels pour d’autres réactions catalytiques importantes.
Plusieurs articles ont été publiés à des revues réputées de la catalyse. Les résultats du projet sont présentés à nombreux congres de la catalyse et sur les zéolites.