Préparation et caractérisation des argiles à piliers mixtes Al-Fe et leurs applications comme catalyseurs dans la réaction d'oxydation de Baeyer-Villiger et extension à d'autres catalyseurs à base de fer
Institution:
Lyon 1Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The present study concerns the valorization of algerian clay’s from Maghnia city. The purification treatment realized on the natural clay allowed to eliminate a significant number of impurities and to confirm that it is a montmorillonite type clay named Lalithe with a bedeillitic character. The preparation of the clay pillared with Fe led to delaminated clay but when the clay was pillared with Al-Fe starting with chlorhydrol as aluminium source. A stable pillared-clay presenting reproducible textural and structural properties was obtained. The characterization of three series of pillared compounds showed that with the polycation Al13 as source of aluminium iron could also be inserted and Al-Fe mixed pillars Al-Fe with an optimum quantity of aluminium of 10 mmol/g of clay obtained. Mössbauer spectroscopy showed a possible substitution of aluminium by iron in the polycation Al13. Baeyer-Villiger oxidation of cyclohexanone to caprolactone was studied with Al-Fe pillared Clays using oxygen as oxidantive agent. A complete conversion was observed with a high selectivity. The reaction was indeed catalyzed by dissolved iron cations and the catalysis of the reaction of oxidation of Baeyer-Villiger should be considered as homogeneous. However, it has been shown that the reaction could be carried out in heterogeneous phase not in the presence of pillared clays but with a new catalyst corresponding to iron phthalocyanine supported on silica and leading to a selectivity in caprolactone higher than 95% for a cyclohexanone conversion of 60 %. The characterization of the reaction medium after catalytic test enabled to confirm that the iron phthalocyanine grafted on silica was a true heterogeneous catalyst, which opens new prospects for research with the use of these synthetic pigments as intercalating agent in the smectites for applications in the reaction of Baeyer-Villiger
Abstract FR:
La présente étude s'inscrit dans le cadre de la valorisation d'argiles algériennes de la région de Maghnia. Le traitement de purification réalisé sur l’argile naturelle brut a permis l'élimination d’un nombre important d’impuretés et de confirmer que cette argile est une montmorillonite à caractère bédeillitique appelée Lalithe. La préparation de l’argile pontée au fer a conduit à une structure délaminée par contre le pontage par des piliers mixtes Al-Fe en utilisant le chlorhydrol comme source d’aluminium a permis l’obtention de matériaux stables présentant des propriétés texturales et structurales reproductibles. La caractérisation des trois séries de piliers mixtes Al-Fe préparées a montré qu’avec le polycation Al13 comme source d’aluminium le fer était inséré et des piliers Al-Fe avec une quantité optimum d’aluminium de 10 mmol/g d’argile étaient obtenus. La spectroscopie Mössbauer nous laisse supposer une possible substitution des atomes d’aluminium par les atomes de fer dans le polycation. L'oxydation de Baeyer-Villiger de la cyclohexanone a été étudiée sur des argiles à piliers mixtes Al-Fe, en utilisant l'oxygène comme oxydant. Une conversion complète est observée avec une sélectivité importante. La réaction est catalysée par des ions ferriques qui passent en solution conduisant à une catalyse homogène de la réaction d’oxydation de Baeyer-Villiger. Par contre, nous avons pu démontrer que la réaction pouvait être réalisée en phase hétérogène non en présence de piliers argileux à base de fer mais avec un nouveau catalyseur à base de phtalocyanine de fer supportée sur silice qui conduit à une sélectivité supérieure à 95 % en caprolactone pour une conversion de 60 % de la cyclohexanone. La caractérisation du milieu réactionnel après test catalytique montre que la phtalocyanine de fer greffée sur la silice est un vrai catalyseur hétérogène, ce qui ouvre de nouvelles perspectives de recherche avec utilisation de ce type de pigment synthétique comme intercalants dans les smectites pour des applications dans la réaction de Baeyer-Villiger