THESE Formation de nanoparticules d`or supportées

UNIVERSITE LOUIS PASTEUR DE STRASBOURG
THESE
pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L'UNIVERSITE LOUIS PASTEUR
Discipline : CHIMIE PHYSIQUE
Formation de nanoparticules d’or supportées : De la
préparation à la réactivité catalytique
Présentée par
Svetlana IVANOVA
Soutenue le 1er Décembre 2004
Membres du jury
M. Pr. P. Granger Rapporteur externe
Mme. Dr. C. Louis Rapporteur externe
M. Pr. J.-M. Planeix Rapporteur interne
Mme. Dr. V. Pitchon Directeur de thèse
Mme. Dr. C. Petit Directeur de thèse

На баба
На мама и тати
На Иванови младши
На Влади
Благодаря че Ви има

Ce travail a été réalisé au Laboratoire des Matériaux, Surface et Procédés pour la
Catalyse sous la direction des Dr. V. Pitchon, Chargée de Recherche et Dr. C. Petit, Maître de
Conférences.
Mes remerciements les plus vifs vont à mes directrices pour leur disponibilité, les
nombreux conseils qu’elles m’ont donnée et la liberté qu’elles m’ont laissée pour réaliser ce
travail. Nos conversations et nos relations humaines ont fait mon séjour à Strasbourg
inoubliable. Un grand MERCI pour tout!
Je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance à Monsieur A. Kiennemann,
Professeur à l’Université Louis Pasteur de Strasbourg pour m’avoir accueillie au sein de son
équipe et m’avoir donne l’opportunité de travailler dans son laboratoire.
Je remercie très respectueusement Monsieur J.-M. Planeix, Professeur à l’Université
Louis Pasteur de Strasbourg d’avoir accepté la présidence de mon jury.
Je remercie également Madame C. Louis, Directeur de Recherche au CNRS et
Monsieur Pascal Granger Professeur à l’Université de Lille I pour l’honneur qu’ils me font de
juger ce travail.
Mes remerciements vont également à Monsieur L. Charbonnière, Monsieur D. Lakkis,
Monsieur H. Herschbach et Mme E. Leize, Monsieur P. Bernhardt pour l’aide et les précieux
conseils et les fructueuses conversations dans le domaine de la Spectrométrie en UV-Visible,
Spectrométrie d’adsorption atomique, Spectrométrie de masse et l’XPS.
Je remercie Mintek-Anglogold, Afrique du Sud d’avoir assuré mon financement
pendant les trois années de thèse.
Merci à l’ensemble du personnel du laboratoire pour leur accueil chaleureux.
1000 mercis à
- Maryse Bacri, pour mes devoirs de français, pour la cohabitation très agréable, pour
son soutien moral et pour les corrections de grammaire et d’orthographe de ce manuscrit.
- Suzanne Libs, pour son aide technique précieuse et pour les moments très agréables
passés au coin café.
- Yvan Zimmermann, pour les nombreuses particules d’or observées et comptées et
pour son humour.
- Raymonde Touroude, pour tout ce que j’ai pu apprendre à ses côtés.
- aux soeurs Novakovi, pour avoir bien géré mes crises de nostalgie et supporté mon
mauvais caractère.
Enfin, mes amis la vie est belle avec vous. Ma famille et mon coeur ont grandi.
Juliana, Iza Bury, Marta, Iliana, Fatima, Yvonne, Anne-Cécile, Anja et Lara – les filles
vous savez pourquoi
Darek, Julio, Seb, Miguel, Alex, Thomas, Laurent, Renaud – les garçons on est bien
ensemble.
Que tous que j’ai pu oublier me pardonnent.

SOMMAIRE
CHAPITRE I. INTRODUCTION GENERALE……………………………………….…...1
I.1. L’OR................................................................................................................................................................. 1
I.1.1. GENERALITES............................................................................................................................................ 1
I.1.2. PROPRIETES PHYSIQUES ET CHIMIQUES DE L’OR METAL .......................................................................... 3
I.2. CATALYSEURS A BASE D’OR.....................................................................................................................
5
I.2.1. METHODES DE PREPARATION.................................................................................................................... 5
I.2.2. LES SUPPORTS UTILISES .......................................................................................................................... 1
0
I.2.3. L’INTERACTION METAL / SUPPORT .......................................................................................................... 13
I.3. REACTIONS CATALYTIQUES................................................................................................................... 1
4
I.3.1. REACTION D’HYDROGENATION................................................................................................................ 15
I.3.2. REACTION DE GAZ A L’EAU...................................................................................................................... 17
I.3.3. SYNTHESE DE COMPOSES HALOGENES .................................................................................................... 18
I.3.4. REDUCTION DES OXYDES D’AZOTE .......................................................................................................... 18
I.3.5. PHOTOCATALYSE ..................................................................................................................................... 19
I.4. REACTIONS D’OXYDATION ..................................................................................................................... 2
0
I.4.1. OXYDATION PARTIELLE DU PROPYLENE .................................................................................................. 2
0
I.4.2. OXYDATION DES COMPOSES VOLATILS ORGANIQUES............................................................................... 21
I.4.3. OXYDATION DES ALCOOLS ....................................................................................................................... 21
I.4.4. OXYDATION EN PHASE LIQUIDE............................................................................................................... 22
I.4.5. SYNTHESE DU PEROXYDE D’HYDROGENE ................................................................................................ 23
I.4.6. DECOMPOSITION D’OZONE ...................................................................................................................... 23
I.5. OXYDATION TOTALE DES HYDROCARBURES.................................................................................... 2
3
I.6. OXYDATION DU MONOXYDE DE CARBONE ........................................................................................ 2
4
I.6.1. OXYDATION SELECTIVE EN PRESENCE D’HYDROGENE ............................................................................ 2
4
I.6.2. OXYDATION COMPLETE DE CO................................................................................................................ 2
6
I.6.2.1. Facteurs influençant l’activité ....................................................................................................... 2
6
I.6.2.2. Nature de la phase active ............................................................................................................... 2
9
I.6.2.3. Mécanismes proposés..................................................................................................................... 31
I.7. CONCLUSIONS............................................................................................................................................ 3
3
I.8. BUT DE LA THESE ..................................................................................................................................... 3
4
R
EFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES............................................................................................................ 3
6

CHAPITRE II. PREPARATION DES CATALYSEURS – METHODES
CONVENTIONNELLES……………………………………………...……………………51
II.1. METHODES DE PREPARATION............................................................................................................. 51
II.1.1. DEPOSITION – PRECIPITATION............................................................................................................... 51
II.1.1.1. Méthode par le carbonate de sodium (DP-CAR) ......................................................................... 52
II.1.1.2. Méthode par l’urée (DP-UR)........................................................................................................ 52
II.1.2. IMPREGNATION (IMP) ........................................................................................................................... 52
II.1.3. COPRECIPITATION (CP) ......................................................................................................................... 52
II.1.4. SOL – GEL (SG) ...................................................................................................................................... 52
II.2. CARACTERISATION DES CATALYSEURS............................................................................................ 53
II.2.1. ANALYSE ELEMENTAIRE ET MESURE DE SURFACES SPECIFIQUES BET................................................. 53
II.2.2. IDENTIFICATION DES PHASES CRISTALLINES PAR DIFFRACTION DES RAYONS X (DRX)....................... 55
II.2.3. MICROSCOPIE ELECTRONIQUE EN TRANSMISSION (MET).................................................................... 57
II.2.4. REDUCTION EN TEMPERATURE PROGRAMMEE (TPR)........................................................................... 59
II.3. TESTS CATALYTIQUES............................................................................................................................ 61
II.5. METHODES CONVENTIONNELLES – LES AVANTAGES ET LES DESAVANTAGES ................... 6
5
R
EFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES : ......................................................................................................... 6
7