THESE Doctorat en sciences Synthèse et caractérisation de

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE FERHAT ABBAS –SETIF-1
FACULTE DE TECHNOLOGIE
DEPARTEMENT DE GENIE DES PROCEDES
THESE
Présentée pour l’obtention du diplôme de
Doctorat en sciences
Option: Génie chimique
Par
Mme GUERBA HADJIRA
Thème
Synthèse et caractérisation de nouveaux matériaux
mésoporeux de type SBA-15 à propriétés texturales
et structurales contrôlées. Application dans la
réaction d’oxydation totale de CO et d’époxydation
d’éthylène
Soutenue le : 23 / 06 / 2014 devant la commission d’examen
A. OURARI
Professeur, U. SETIF-1
Président
B. DJELLOULI
Professeur, U. SETIF-1
Directeur de thèse
M. BOUTAHALA
Professeur, U. SETIF-1
Examinateur
A. SOUALAH
Professeur, U. A.MIRA –BEJAIA
Examinateur
M. CHATER
Professeur, U. de Bab Ezzouar (USTHB), ALGER
Examinateur
L. TIFOUTI
Professeur, U. ANNABA
Examinateur
V. PITCHON
Directrice de Recherche au CNRS, Strasbourg (France)
Membre invitée
C. PETIT
Professeure, EPCM, Strasbourg (France)
Membre invitée

Remerciements
1
Remerciements
Je remercie en premier lieu mon directeur de thèse Professeur Brahim DJELLOULI, qui
m'a encadré tout au long de ma thèse. Je suis reconnaissante des compétences, des conseils, des
encouragements qu'il m'a transmis pendant mes années de doctorat.
J'aimerais également remercier Docteur Veronique PITCHON co-directrice de thèse
pendant ma formation alternée en France pour son aide précieuse, sa collaboration efficace, ses
conseils judicieux et surtout sa patience durant mes séjours en France.
J'aimerais remercier Professeure Corinne PETIT pour son implication dans ce travail.
Plus particulièrement je la remercie pour sa disponibilité, sa patience, sa gentillesse, son aide et
son écoute permanente.
Je tiens à remercier Monsieur Docteur François GARIN, Directeur du LMSPC de
m’avoir accueilli au sein de son Laboratoire.
Je voudrais remercier les membres du jury, Professeur Ali OURARI et Professeur
Mokhtar BOUTAHALA de l’Université de SETIF-1, Professeur Mohamed CHATER, Doyen de
la Faculté de Chimie de l’USTHB, Professeur Ahcène SOUALAH Directeur du Laboratoire de
Physico-Chimies des Matériaux et Catalyse de l’Université A. Mira, BEJAIA et Professeur
Lakhdar TIFOUTI de l’Université Annaba, qui ont accepté de juger ce travail.
Je tiens à remercier toutes les personnes qui ont travaillé et qui travaillent dans le
Laboratoire de Docteur François GARIN la période 2008-2010, et qui ont été prêts à toute aide:
Alain RACH, Thierry ROMERO, Thierry DINTZER, Yassine AZIZI et Ioana FECHETE. Je
n'oublierai jamais les bons moments que nous avons passés ensemble.
Je remercie mon mari qui m'a supportée et encouragée fortement pendant les périodes les
plus dures. Finalement, un grand merci à mes parents pour leur soutien, leur encouragement et
leur sacrifice. Enfin, j'aimerais souligner, par la même occasion, ma reconnaissance à toutes les
personnes qui me sont chères.

SOMMAIRE
2
SOMMAIRE
Remerciements ......................................................................................................................... 01
Introduction Générale ............................................................................................................... 06
Objectifs de la Thèse ................................................................................................................ 08
Références bibliographiques .................................................................................................... 09
CHAPITRE I: REVUE DE LA LITTÉRATURE
I. 1. Catalyse ............................................................................................................................. 10
I. 2. Catalyse homogène et hétérogène .................................................................................... 11
I. 3. Les supports catalytiques .................................................................................................. 13
I. 4. Les supports utilisés dans ce travail .................................................................................. 14
I. 5. Matériaux mésoporeux à base de silice ........................................................................... 14
I. 6. Synthèse des matériaux mésoporeux ................................................................................ 15
I.7. Méthodes de modification de surface des matériaux mésoporeux .................................. 16
I. 8. Applications catalytiques des matériaux mésoporeux ...................................................... 18
I. 8. 1. Oxydation totale du monoxyde de carbone (CO) ............................................... 18
I. 8. 1. 1. Oxydation ............................................................................................... 19
a) Oxydation par l’oxygène de l’air ...................................................... 19
b) Oxydation au moyen d’un réactif oxydant ......................................... 19
I. 8. 1. 2. Réduction ............................................................................................... 20
I. 8. 2. Oxydation de l'éthylène........................................................................................ 20
I. 8. 2. 1. Oxydation partielle ou sélective de l’éthylène ..................................... 20
I. 8. 2. 2. Oxydation directe de l’éthylène ........................................................... 21
a) Mécanisme de la réaction ................................................................ 21
I. 9. Conclusion ....................................................................................................................... 24
I. 10. Références bibliographiques ........................................................................................... 25

SOMMAIRE
3
CHAPITRE II: SYHNTHESE ET CARACTERISATION DES SUPPORTS
SILICIQUES DE TYPE SBA-15 : EFFET DU TRAITEMENT
HYDROTHERMAL
II. 1. Introduction ..................................................................................................................... 27
II. 2. Synthèse des SBA-15 ...................................................................................................... 29
II. 2. 1. Mode opératoire ................................................................................................. 30
II. 2. 2. Mécanisme de formation des SBA-15 ............................................................... 31
II. 3. Caractérisations physico-chimiques des supports siliciques .......................................... 34
II. 3. 1. Microscopie électronique à Transmission (MET) ............................................. 34
II. 3. 2. Diffraction des rayons X .................................................................................... 36
II. 3. 3. Analyse de sorption de gaz BET ...................................................................... 40
II. 4. Discussion des résultats .................................................................................................. 43
II. 5. Spectroscopie Infra-Rouge à Transformée de Fourier (IR-TF) ....................................... 46
II. 6. Microscopie électronique à balayage (MEB) .................................................................. 48
II. 7. Analyse thermogravimétrique ......................................................................................... 41
II. 8. Conclusions ..................................................................................................................... 54
II. 9. Références bibliographiques ............................................................................................ 55
CHAPITRE III: FONCTIONNALISATION ET CARACTERISATION
DES SBA-15 PAR DES OXYDES DE METAUX DE TRANSITION :
METHODE DE DEUX SOLVANTS
III. 1. Introduction .................................................................................................................... 56
III. 2. Méthodes de préparation des catalyseurs ....................................................................... 56
III. 3. Choix de la concentration et du volume poreux de la phase active .............................. 57
III. 4. Caractérisation structurales et texturales de différentes SBA-15C fonctionnalisées par
les oxydes des métaux de transitions ........................................................................................ 59
III. 4. 1. Analyse élémentaire .................................................................................................. 59
III. 4. 2. Diffraction des rayons X (DRX) ............................................................................... 60
III. 4. 3. Microscopie électronique à transmission ................................................................... 63
III. 4. 4. Diffraction des rayons X aux bas angles ................................................................... 68

SOMMAIRE
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III. 4. 5. Sorption de l’azote (BET) ......................................................................................... 70
III. 4. 6. Microscopie électronique à balayage ........................................................................ 74
III. 4. 7. Analyse thermogravimétrique ................................................................................... 76
III. 4. 8. Identification de la nature des nanoparticules cristallisées à l’intérieur de la porosité
des silices par la réduction en température programmé (TPR) ............................................... 78
III. 4. 8. 1. Cas du cobalt ......................................................................................................... 78
III. 4. 8. 2. Cas du Manganèse ................................................................................................. 82
III. 4. 9. Spectroscopie des photoélectrons X (XPS) .............................................................. 87
III. 4. 9. 1. Cas du cobalt ......................................................................................................... 87
III. 4. 9. 2. Cas du manganèse ................................................................................................. 92
III. 5. Performances catalytiques .............................................................................................. 98
III. 5. 1. Dispositif expérimental .............................................................................................. 98
III. 5. 2. Etude de l’influence de quelques paramètres ............................................................ 98
III. 5. 2. 1. Effet de la dimension des pores des supports ........................................... 98
III. 5. 2. 1.1. Cas du cobalt .......................................................................... 98
III. 5. 2. 1. 1. 1. Effet de la teneur en cobalt .......................... 100
III. 5. 2. 1. 1. 2. Effet de la masse du catalyseur .................... 101
III. 5. 2. 1. 2. Cas du manganèse ................................................................ 102
III. 5. 2. 1. 2. 1. Effet de la teneur en manganèse .................. 105
III. 6. Conclusions ................................................................................................................. 106
III. 7. Références bibliographiques ....................................................................................... 107
CHAPITRE IV: DEPÔT DES NANOPARTICULES D’ARGENT DANS
LA POROSITE DE LA SILICE MESOPOREUSE DE TYPE SBA-15 :
METHODE DES DEUX SOLVANTS
IV. 1. Introduction ................................................................................................................. 109
IV. 2. Choix de la température de calcination ........................................................................ 109
IV. 3. Caractérisation des supports siliciques argentés .......................................................... 110
IV. 3. 1. Analyses chimiques ......................................................................................... 110
IV. 3. 2. Adsorption – Désorption d’azote .................................................................... 111
IV. 3. 3. Diffraction des Rayons X ................................................................................ 113