Etude de la réaction de déshydrogénation de l'éthanol sur des catalyseurs à base de cuivre

Abstract

Ce travail s'inscrit dans le cadre de la valorisation de l'éthanol via son utilisation comme réactif de base pour la production de l'acétaldéhyde. L'objectif est d'étudier l'effet d'addition d'un métal de transition Ag, Co, Ni, Cd et Pt au catalyseur de cuivre dans la réaction de déshydrogénation de l'éthanol. A cet effet, deux séries de catalyseurs, la première supportée sur SiO2, la deuxième sur Al2O3, ont été synthétisées par la méthode combinée imprégnation-précipitation. Un ensemble de cratérisation i.e. DRX, mesure des aires spécifiques par BET, MEB-EDX, XPS, H2-TPR, NH3-TPD et ATG-DSC-AED-MS ont permis d'obtenir des informations notamment structurales et texturales précises de ces matériaux. Les résultats de l'évaluation catalytique ont révélé que l'acétaldéhyde est le produit majoritaire de la réaction. Pour la 1ère série, les catalyseurs cuivre monométallique et bimétalliques contenant le Co, Ag ou le Cd ont montré une bonne performance catalytique. L'addition du Ni au Cu améliore considérablement la conversion au détriment de la sélectivité pour l'acétaldéhyde, produisant du méthane comme sous-produit altérant ainsi la qualité de l'hydrogène produit. Le catalyseur Pt-Cu/SiO2 oriente plutôt la réaction vers le DEE. Quant à la 2ème série, du fait du caractère acide du support la réaction est orientée vers la déshydratation par production du DEE, notamment pour les catalyseurs contenant du Pt ou du Co, ce qui réduit la sélectivité pour l'acétaldéhyde. Le test de stabilité pour les catalyseurs de 1ère série réalisé durant 12 h sous une température de 260 °C a révélé que l'addition du Cd au Cu améliore de 30 % la stabilité du cuivre, en termes de conversion, par réduction de l'effet de frittage des cristallites de cuivre, ce qui fait du Cd-Cu/SiO2 un catalyseur potentiel pour la production de l'acétaldéhyde par déshydrogénation de l'éthanol