Pham Thanh Huyen, Nguyen Anh Vu, Nguyen Minh Hien, Le Van Hieu, Dao Van Tuong, Hoang Trong Yem. Laboratoire de matériaux pour la pétrochimie et la catalyse, Université de technologie de Hanoi, Hanoi, Viêt Nam

Introduction

Les catalyseurs _V2O5/TiO2 ayant réussi à oxyder l'oxylène, les catalyseurs contenant du vanadium ont été largement utilisés pour l'oxydation d'autres hydrocarbures aromatiques et paraffiniques [1]. La caractérisation de ces catalyseurs a été étudiée par un grand nombre de méthodes physiques et chimiques dans de nombreux laboratoires. Mais leur propriété redox n'est pas sans controverse. La TPR (Temperature-Programmed Reduction) et la _NH3 TPD (Temperature-Programmed Desorption) sont des méthodes puissantes pour caractériser la propriété redox et l'acidité de surface des catalyseurs solides [2,3]. Dans cet article, l'influence de différents supports sur les propriétés redox et l'acidité des catalyseurs _V2O5 sera clarifiée par TPR et _NH3 TPD.

Expérimental

Préparation du catalyseur

Deux systèmes de catalyseurs ont été préparés par imprégnation humide. Ils ont été désignés par VxA (pour _V2O5/Al2O3) et VyT (pour _V2O5/TiO2), où x et y sont les charges de vanadium exprimées en % en poids. L'alumine (surface BET = 195^m2/g) et la titane (surface BET = 55^m2/g) ont été imprégnées d'une solution aqueuse d'oxalate de vanadium, suivie d'un séchage à 110 °C pendant 14 heures et d'une calcination à 650 ºC et à 450 °C (pour VxA et VyT, respectivement) pendant 3 heures.

Caractérisation des catalyseurs

La réduction programmée en température (TPR) avec l'hydrogène et la désorption programmée en température (TPD) du _NH3 ont été effectuées dans un analyseur Micromeritics AutoChem II 2920.

Dans les expériences TPR, l'échantillon sans prétraitement a été réduit avec un mélange_H2/Ar à 10 % (25 ml/min) en le chauffant à 10 °C/min jusqu'à 800 °C. Dans les expériences TPD, l'échantillon, après décontamination à 300 °C, a été saturé avec 10 % de _NH3/He(15 ml/min) à 100 °C pendant 1 heure, puis a été purgé avec de l'He pur pendant 1 heure. Pour la désorption, il a été chauffé (10 °C/min) à 500 °C dans un flux d'He (25 ml/min).

Résultats et discussion

La DPT _NH3 de la VxA contraste avec celle de la VyT. Lorsque les charges de vanadium augmentent, les profils _NH3 TPD de la VxA se déplacent vers les basses températures, ce qui montre que la quantité de sites acides faibles augmente et que la quantité de sites acides moyens et forts diminue. En revanche, sur les profils _NH3 TPD de VyT, les sites acides forts augmentent à mesure que les charges de vanadium augmentent. Au-dessus de la monocouche (V10T), un troisième pic est apparu à une température moyenne.

Le TPR de _V2O5/Al2O3 n'a montré qu'un seul pic à une température plus basse. Il a été attribué à la réduction de l'espèce monovanadate. Il existe deux pics de réduction dans les profils TPR de _V2O5/TiO2 sous couverture monocouche (V2T et V8T) : ils ont été attribués à la réduction des espèces de monovanadate et de poly-vanadate. Lorsque la couverture était supérieure à la monocouche (V10T), un troisième pic est apparu à une température plus élevée, il pourrait s'agir de la réduction des cristallites de _V2O5.

Conclusions

1. Lorsque les charges de vanadium augmentent, la quantité de sites acides faibles sur VxA augmente, tandis que la quantité de sites acides forts sur VyT augmente.
2. Le _V205 supporté sur _Al2O3 a été réduit plus facilement que sur _TiO2 parce que sa couverture monocouche théorique était plus faible.

Références

[1] B. Grzybowska-Swierkosz, Appl. Catal. A, 157 (1997) 263- 310
[2] M.A. Reiche, M. Maciejewski, A. Baiker, Catal. Today, 56 (2000) 347-355
[3] J.W. Niemantsverdriet, Spectroscopy in Catalysis, Wiley-VCH, 2000
[4] G. C. Bond, Appl. Catal. A, 157 (1997) 91-103.